CN101102071A - 磁滞离合器/磁滞制动器 - Google Patents

Abstract

公开了一种磁滞离合器/磁滞制动器，其包含了带有内磁极环(4)以及外磁极环(6)的磁体(2)，还包含了由永磁材料组成的衔铁(7)，衔铁(7)含有永磁的磁滞环(9)，其中，在内磁极环(4)与外磁极环(6)之间在径向上观察设有至少一个中间磁极环(5，13)，其中，衔铁(7)为每个中间磁极环(5，13)都拥有一个另外附加的磁滞环(8，14)，并且磁滞环(8，9，14)按照下述设置，即每个磁滞环都能被两个不同的磁极环(4，5，6，13)之间的磁场磁性地流过。

Description

磁滞离合器/磁滞制动器

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的磁滞离合器/磁滞制动器。

背景技术

磁滞离合器/磁滞制动器被公开在许多实施例中。它们的优点是能够通过气隙无接触地传递扭矩。磁滞离合器或磁滞制动器的工作原理一般完全以下述为基础，即具有引力的磁极在同步旋转中引起磁力效应，或者在磁极上预先移动的、永磁的磁滞材料在滑转驱动中持续地反复磁化。

磁滞制动器尤其适合作为例如卷绳、螺纹制造等材料加工时的生产设备中的工序制动器来使用。其中，设备决定材料从工序离开的速度，并且过程制动器决定牵引力。为了达到这个目的可以例如通过下述方式借助滚轮把材料以合适的方式从库存中引出，即材料将滚轮缠绕，其中，滚轮将磁滞制动器的制动作用传递到材料上。

磁滞离合器与磁滞制动器例如在专利申请DE 39 05 216 C2、DE199 17 667 A1以及DE 37 32 766 A1中已被公开，其中可以借助通过励磁线圈流动的电流调节可传递的扭矩。

专利申请DE 39 05 216 C2描述了一种电控的磁滞离合器，其中可以借助通过励磁线圈流动的电流调节可传递的扭矩。按照普通原理工作的电控磁滞离合器不含由线圈外壳与磁极环构成的轮圈，从而使得线圈只需利用很小的缝隙就能把驱动轴直接地闭合起来，驱动轴由可磁化的材料构成。在这里，磁极环与衔铁在轴向上排在线圈外壳的后面，并且线圈被伸长设计。由此可以获得较小的离合器零件外径，以致于离合器零件在必要的时候能够被完全地并且与驱动轴同中心地轴向推入到从动轴的内部空腔中。这在减少材料支出的同时还因为无需轴向上附加构造空间而另外实现了在已有的轴承架之间的磁滞离合器的安装。

专利申请DE 199 17 667 A1描述了一种电磁磁滞单元，其具有带磁性的北磁极，带磁性的北磁极关于带磁性的南磁极设有间距，北磁极在圆周方向上围绕一根转轴设置，并且北磁极与南磁极被交替地设置在磁体上，磁体含有励磁线圈。在这里，一个与转子连接的磁滞环可以以较小空隙向着磁极移动。在这种磁滞单元中，北磁极与南磁极的转动面位于共同的磁路上并且与共同的磁滞环转动面相对，从而使得径向的构造空间可供支配以用来将磁滞环装入由导热好的材料构成的转子，在某些情况下可以设置冷却片。

从专利申请DE 37 32 766 A1中已知一种能够永久励磁的磁滞离合器，其可传递的扭矩可以通过人工改变磁滞圆环体在永久磁场的两个磁极环之间形成的空隙中的浸没深度而得以改变。DE 37 32 766 A1中公开的磁滞离合器含有一个作为钟形转子构成的磁滞元件以及一个由内磁极环与外磁极环形成的励磁元件，其中，钟形转子的两个侧面均设有磁极。磁极环在这里由软磁性材料以及永久磁体构成，永久磁体可以完全植入到软磁性材料中，从而使得朝向钟形转子的磁极交替地由永久磁场与软磁体构成。此外，虽然内磁极环与外磁极环固定地彼此连接，但是它们的磁场却通过一个不能被磁化的中间环分隔开来。磁极环应该这样对齐，使得磁极环从外到内在径向上均面对各自的同名磁极。

这样一来就可以在磁滞系统中无接触地实施扭矩的传递，在这一公开的磁滞系统中的可传递的扭矩与所需构造空间的关系明显比带有形状封闭或摩擦封闭的力传递的离合器与制动器更加不利。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种磁滞离合器/磁滞制动器，使得扭矩与构造空间的关系相比现有技术中公开的系统能够得到明显的改善。

这一目的通过权利要求1的特征得以解决。其它按照发明的实施例与优点可由从属权利要求得知。

对应地公开了一种磁滞离合器/磁滞制动器，其含有具备内磁极环与外磁极环的磁体，并且含有由永磁材料组成的衔铁，衔铁含有永磁的磁滞环，在内磁极环与外磁极环之间在径向上观察设有至少一个中间磁极环，其中，衔铁为每个中间磁极环都拥有一个另外附加的磁滞环，并且磁滞环按照下述设置，即每个磁滞环都能被两个不同的磁极环之间的磁场磁性地流过。磁体可以拥有励磁线圈或被永磁地构成。

在这里，磁极之间在圆周方向上的偏移迫使磁滞材料在切向上重新磁化；形成一个与衔铁的转动反向作用的阻力，该阻力由必要的反复磁化能量制约。从而能够例如让一根与衔铁抗扭连接的轴得以制动。

通过按照本发明的概念，可以通过相应的具有双重设置或多重设置的磁路结构而更好地利用磁滞离合器/磁滞制动器的磁路的能量。具体地说，按照本发明，通过特别地设置一个或多个中间磁极环以及相应地应用两个或多个永磁的磁滞环，可以使得磁场被多重利用，并且通过由此所需要的在本质上更高的反复磁化能量而实现在同一构造空间中本质上更高的可传递的扭矩。

附图说明

下面借助所附视图对本发明进一步地举例说明。

图1按照发明的磁滞离合器的示意性截面图以及一个俯视图；

图2按照发明的磁滞制动器的一个实施例的示意性截面图以及一个对应的俯视图；

图3在设置两个磁滞环情况下的磁通示意图；

图4在设置两个磁滞环情况下的中间磁极环形状的示意性俯视图，含有磁通的展示；

图5衔铁的示意性截面图以及对应的俯视图，含有按照发明的两个磁滞环；以及

图6在设置三个磁滞环情况下，中间磁极环与磁滞环的一种可能的设置的示意性俯视图。

具体实施方式

在图1中，右侧部分是沿着线A-A的截面的俯视图，按照本发明的磁滞离合器/磁滞制动器1包含了内磁极环4、中间磁极环5、外磁极环6以及带有励磁线圈3的磁体2。另外，磁滞离合器/磁滞制动器1还包含了由永磁材料组成的衔铁7，其具有两个永磁的磁滞环8、9，其中，磁滞环8、9按照下述设置，即使得在两个不同的磁极环之间的磁场能够磁性流过每个磁滞环8、9。图左侧部分中的虚线表明了磁路。

在所示的例子中，在外磁极环6与中间磁极环5之间的磁场流过磁滞环8；在中间磁极环5与内磁极环4之间的磁场流过磁滞环9。磁极环4、5、6通过一个不能被磁化的环10连接。

图2所示实施例区别于按照图1所示实施例的地方在于，磁体2与外磁极环6被集成在一个组件中。

图3是在图1与图2中所设置的磁滞环8、9与磁极环5、6、7的详细视图，用来表明磁通。磁通由箭头显示。在该实施例中，磁极环的磁极按照下述设置，即从内磁极环到外磁极环反向的磁极在径向上对立分布。外磁极环6被设为具有形成磁极的齿的圆环，齿在径向上观察指向内部，内磁极环4被设为具有形成磁极的齿的圆环，并且齿在径向上观察指向外部；中间磁极环5被设为具有偶极与齿豁的圆环，偶极在旋转方向上被交替地设置并径向定向。就像图中看到的那样，外磁极环的齿与内磁极环的齿按照下述设置，即各个齿或齿豁在径向上观察是对立分布的。

作为上述方案的替代，可以将磁极环的磁极按照下述进行设置，即从内磁极环到外磁极环相同命名的磁极在径向上对立分布。这种设置对应于图4，其示出了中间磁极环的一种设置的俯视图。在图4示出的例子中，中间磁极环5被设为圆环，其具有在旋转方向上交替设置且对立的磁极，其中，通过在径向上观察指向内部的齿形成北磁极，通过在径向上观察指向外部的齿形成南磁极。

与按照图3的实施例的另外一个区别在于，内磁极环4关于外磁极环6按照下述做替代设置，即磁极环4的齿与另外一个磁极环6的齿豁在径向上观察对立分布。通过这种设置而产生的磁通可以通过箭头(场力线)表示。

磁滞环8、9可以作为单独的组件构成或整体地构成。在图5示出的例子中，磁滞环8、9由一个较宽的圆环整体地构成，其中，在两个圆环8、9之间设有被冲压的区域12作为磁性隔断。未被冲压的区域则形成圆环8、9之间的连接条11，其中，连接条按照优选的方式应具有较小的尺寸，以便保持圆环8、9之间的磁性连接尽可能小。通过连接条11可以实施与衔铁7的连接，该连接例如可以是螺栓连接。通过圆环8、9的整体构成可以减少制造成本。

作为替代，可以将圆环8、9作为单独的组件制造，然后再通过无磁性的连接条11将它们彼此连接。

图6示出的是按照本发明的磁滞离合器/磁滞制动器的另一实施例，其中，在外磁极环6与内磁极环4之间在径向上观察设有两个中间磁极环5、13。按照本发明，衔铁为每一个中间磁极环都拥有另外附加的磁滞环，从而一共设置了三个磁滞环8、9、14，其中，每个磁滞环8、9、14都被两个不同磁极环之间的磁场磁性地流过。

所述的用于改善扭矩与结构空间关系的按照本发明的解决方案不仅可以应用于电磁激励的磁滞离合器与磁滞制动器，而且可以应用于对应的永磁系统。

通过本发明可以使得磁滞离合器或磁滞制动器的“扭矩密度”以具有优点的方式显著地得以提高；此外还可以通过应用合理设置的多个衔铁圆环而显著提高总系统的允许滑转功率。

当然，按照本发明的磁滞离合器/磁滞制动器的组件的每一种结构上的设置、尤其是空间上的设置在其本身乃至相互之间在技术的意义上都落在权利要求的保护范围内，而不影响权利要求中描述的磁滞离合器/磁滞制动器的功能，尽管未能在图中或在说明书中详细地示出其结构。

附图标记

1磁滞离合器/磁滞制动器

2磁体

3励磁线圈

4内磁极环

5中间磁极环

6外磁极环

7衔铁

8磁滞环

9磁滞环

10不能被磁化的圆环

11连接条

12被冲压的区域

13中间磁极环

14磁滞环

Claims (9)

1.一种磁滞离合器/磁滞制动器，其包含了带有内磁极环(4)以及外磁极环(6)磁体(2)，还包含了由永磁材料组成的衔铁(7)，衔铁(7)含有永磁的磁滞环(9)，其特征在于，在内磁极环(4)与外磁极环(6)之间在径向上观察设有至少一个中间磁极环(5，13)，其中，衔铁(7)为每个中间磁极环(5，13)都拥有一个另外附加的磁滞环(8，14)，并且磁滞环(8，9，14)按照下述设置，即每个磁滞环都能被两个不同的磁极环(4，5，6，13)之间的磁场磁性地流过。

2.按照权利要求1所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，磁体(2)拥有励磁线圈(3)或永磁地构成。

3.按照权利要求1或2所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，磁极环(4，5，6，13)通过一个不能被磁化的圆环(10)相连。

4.按照权利要求1、2或3所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，磁体(2)与外磁极环(6)被集成在一个组件中。

5.按照权利要求1、2、3或4所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，磁滞环(8，9，14)由一个较宽的圆环整体地构成，其中，在圆环(8，9，14)之间设有一个被冲压的区域(12)作为磁性隔断，并且未被冲压的区域形成圆环(8，9，14)之间的连接条(11)，其中，连接条(11)具有较小尺寸，以便保持圆环之间的磁性连接尽可能小。

6.按照权利要求1、2、3或4所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，磁滞环(8，9，14)作为单独的组件构成，它们通过无磁性的连接条(11)彼此相连。

7.按照权利要求5或6所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，通过连接条(11)实施磁滞环(8，9，14)与衔铁(7)的连接。

8.按照前述权利要求之一所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，在设有中间磁极环(5)的情况下，磁极环(4，5，6)的磁极应按照下述设置，即从内磁极环到外磁极环反向的磁极在径向上对立分布，其中，外磁极环(6)被设为具有在径向上观察指向内部并形成磁极的齿的圆环，内磁极环(4)被设为具有在径向上观察指向外部并形成磁极的齿的圆环，其中，中间磁极环(5)被设为具有偶极与齿豁的圆环，偶极在旋转方向上被交替地设置并在径向上定向，并且外磁极环(6)的齿与内磁极环(4)的齿按照下述设置，即各个齿或齿豁在径向上观察是对立分布的。

9.按照前述权利要求之一所述的磁滞离合器/磁滞制动器，其中，在设有中间磁极环(5)的情况下，磁极环(4，5，6)的磁极应按照下述设置，即从内磁极环到外磁极环相同命名的磁极在径向上对立分布，其中，外磁极环(6)被设为具有在径向上观察指向内部并形成磁极的齿的圆环，内磁极环(4)被设为具有在径向上观察指向外部并形成磁极的齿的圆环，其中，中间磁极环(5)被设为具有在旋转方向上交替设置且对立的磁极的圆环。

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