DE1006057B

DE1006057B - Homopolare elektromagnetische Kupplung

Info

Publication number: DE1006057B
Application number: DEC8705A
Authority: DE
Inventors: Henri Fehr
Original assignee: Constructions Mecaniques SA
Current assignee: Constructions Mecaniques SA
Priority date: 1954-01-05
Filing date: 1954-01-05
Publication date: 1957-04-11

Description

Homopolare elektromagnetische Kupplung Die Erfindung betrifft eine homopolare elektromagnetische Kupplung, die aus einem ringförmigen, magnetisch leitfähigen Ständer mit feststehender Ringspule und zwei magnetisch leitfähigen, mit Zähnen versehenen Läufern besteht, von denen der eine Läufer mit der Antriebswelle und der andere Läufer mit der Abtriebswelle fest verbunden sind. Derartige Kupplungen haben gegenüber den elektromagnetischen Kupplungen, die aus einem die Erregerspule tragenden gezahnten Läufer, der heteropolar erregt wird und auf einen zweitem gleichfalls gezahnten Läufer magnetisch einwirkt, den Vorteil, daß keinerlei Schleifringe und Bürsten für die Stromzuführung zur Erregerspule erforderlich sind, da die Ringspule des Ständers nicht umläuft. Um die bei Kupplungen mit umlaufender Erregerspule des einen Läufers, die beiden Läufer möglichst im Gleichlauf zu halten, ist es bekannt, die Zähne der Läufer mit gut leitenden Kupferringen zu umgeben.
Ferner ist es bei Kupplungen, die einen Ständer mit feststehender Ringspule besitzen, bekannt, den einen Läufer so auszubilden, daß der um die Ringspule erzeugte magnetische Fluß vom Ständereisen an der einen Stirnseite der Ringspule über einen Luftspalt in das Läufereisen eintritt und sich an der anderen Stirnseite der Ringspule über konzentrisch angeordnete Zähne des Läufers schließt, zwischen denen der andere glockenförmig ausgebildete Läufer umläuft, in dessen Glockenmantel Eisenstreifen eingesetzt sind, die in ihrer Lage und Größe den Zähnen des ersten Läufers entsprechen. Die beiden konzentrisch angeordneten Zahnreihen des ersten Läufers bestehen aus einer Zahnung des Läufereisens und einem gezahnten Eisenring, der mit dem Läufereisen durch einen magnetisch nichtleitfähigen Ring fest verbunden ist. Bei dieser Anordnung ergeben sich vier hintereinandergeschaltete. Luftspalte für den magnetischen Fluß über das Ständereisen und über die beiden Läufer, so saß ein starker Streufluß entsteht, der für die Übertragung des Drehmomentes von dem einen Läufer auf den anderen Läufer verlorengeht. Ferner ist ein starker Schlupf zwischen den beiden Läufern durch den Streufluß unvermeidlich.
Durch die Erfindung wird der Streufluß zwischen Ständer und Läufern wesentlich gegenüber der bekannten Anordnung herabgesetzt und voller Gleichlauf der beiden Läufer erreicht. Läuft einer der Läufer beim Einschalten des Erregerstromes um, so wird der andere Läufer zunächst allmählich wie der Läufer eines homopolaren Asynchronmotors mitgenommen. Alsdann erfolgt das Einrücken, und die Kupplung arbeitet wie ein homopolarer Synchronmotor ohne Schlupf. Das größte übertragbare Drehmoment hängt dabei bei gegebenen Abmessungen nur von dem Erregerstrom ab.
Erreicht werden diese Vorteile nach der Erfindung dadurch, saß die Zähne der Läufer in der zur Ringspulenachse senkrechten Mittelebene der Ringspule sich gegenüberstehen und über je einen schmalen Luftspalt an den Spulenköpfen der Ringspule über das Läufereisen mit dem Ständereisen in einem magnetischen Kreis liegen, dessen Kraftlinien in den Zähnen der Läufer durch einen Metallring konzentriert werden, in den die Zähne eingebettet sind.
Nachstehend sind an Hand der Zeichnungen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht die Kupplung aus einem ringförmigen Ständer I mit einer Ringspule T. Der Ständer I ruht beispielsweise seitlich auf zwei feststehenden Scheiben C, die durch Wälzlager R auf einer Seite auf der treibenden Welle X und auf der anderen Seite auf einer Hohlwelle M sitzen, welche selbst mittels Laufbüchsen auf der Welle X gelagert ist.
Der Ständer enthält zwei konzentrische, einander benachbarte Läufer A und B mit Zähnen S, von denen der erste als umlaufender Induktor wirkt, und der andere einen drehbaren Anker bildet. Der eine Läufer, A, sitzt fest auf der Welle X, der andere, B, sitzt fest auf der Hohlwelle M. Die Zähne S wirken zusammen zur Herstellung des asynchronen Anlaufmomentes und des synchronen Kupplungsmomentes.
Die Zähne des als Anker dienenden Läufers B sind erfindungsgemäß in ein stromleitendes, nicht magnetisierbares Metall V eingebettet. In gleicher Weise können auch die Zähne des Läufers A in ein nicht magnetisierbares Metall eingebettet sein. Ein Kugeldrucklager D, das zur Aufnahme der axialen magnetischen Anziehungskräfte dient, befindet sich zwischen den beiden Läufern A und B.
Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Magnetkupplung ist der Ständer I durch Gewindebolzen mit dem Halter Z verbunden, der am Gehäuse C befestigt ist. F bezeichnet die Stromzuführungsdrähte. Der Läufer A, der mit Zähnen S versehen isst, sitzt auf den Armen G, die durch Gewindebolzen an einem Bund E der treibenden Welle X befestigt sind, welche von einem Motor angetrieben wird. Der Läufer B, der ebenfalls mit Zähnen S versehen ist, .ist durch Gewindebolzen an einer mit Wälzlagern auf der Welle X laufenden Büchse H befestigt. Dieser Läufer ist ebenfalls durch Gewindebolzen mit einer das Ganze umhüllenden Riemenscheibe P verbunden. Die Zähne des Läufers B sind in ein nicht magnotisierbares Metall V eingebettet.
In den Fällen der Fig. 1 und 2 schließt sich der Magnetfluß im Ständer I und in den Läufern A, B gemäß den Pfeilen. durch einen flachen Luftspalt und durch zwei zylindrische Luftspalte. Eine ähnliche Anordnung könnte auch mit nur zylindrischen Luftspalten verseben sein.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Ständer I mit Ringspule T von einer Scheibe K getragen wird, die, fest auf einer Welle X sitzt. Die Welle X ist in einem Traggestell Z gelagert. Auf der Welle X sind unter Zwischenlagerung von Laufbüchsen zwei Naben M, N drehbar angebracht, die mit Hilfe von Armen C an dem Läufer A bzw. dem Läufer B befestigt sind und mit Zahnrädern oder Riemenscheiben P versehen sind, von denen die eine zum Antrieb der Kupplung, die andere zum Abtrieb dient.
Bei dieser Ausführung sind: die Zähne S beider Läufer A und. B von einem nicht magnetisierbaren Metall V umgeben.
In : Fig. 4 ist der Erfindungsgedanke allgemein nochmals in schaubildlicher Darstellung veranschaulicht. Die Abbildung zeigt zwei Läufer A und Bin Teilwiedergabe. Von den beiden Läufern sind die Zähne S des Läufers B erfindungsgemäß von einem nicht magnetisierbaren Metall V' umgeben. Die Zähne S des Läufers A sind nicht eingebettet. Der Verlauf des magnetischen Feldes ist durch eine Pfeillinie MF angezeigt. Die induzierten Ströme sind mit Pfeillinien IS erkennbar gemacht.
Die erfindungsgemäße Ausbildung einer elektromagnetischen Kupplung hat den Vorteil, daß alle umlaufenden Teile nur geringe Massenkräfte erzeugen. Sie bietet weiterhin die Möglichkeit, das allmähliche Einrücken - schnelles oder langsames Anlaufen der getriebenen Welle - zu regeln. Das Drehmoment kann durch einfache Änderung des Erregungsstromes bei Bedarf auch während des. Betriebes begrenzt werden.. Die getriebene Welle wird sofort nach dem Einschalten des Erregungsstromes mitgenommen, und es tritt zwischen den Läufern eine magnetische Verbindung ein, ohne daß Torsionsschwankungen übertragen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-1. Homopolare elektromagnetische Kupplung, bestehend aus einem ringförmigen, magnetisch leitfähigen Ständer mit feststehender Ringspule und zwei magnetisch leitfähigen, mit Zähnen versehenen Läufern, von denen der eine mit der Antriebswelle und der andere mit der Abtriebswelle fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (S1, S2) der Läufer (A, B) in der zur Ringspulenachse senkrechten Mittelebene der Ringspule (T) sich gegenüberstehen und über je einen schmalen Luftspalt an den Spulenköpfen der Ringspule über das Läufereisen mit dem Ständereisen in einem magnetischen Kreis liegen, dessen Kraftlinien in den Zähnen der Läufer durch einen Metallring (V) konzentriert werden, in den die Zähne eingebettet sind.
2. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines geschlossenen Körpers ein Läufer (A) fest, ein anderer Läufer (B) drehbar auf einer Welle (_X) gelagert und die Läufer von einem ringförmigem Ständer (I) mit Ringspule (T) umgeben sind, der an feststehenden, mit Wälzlagern (R) auf der Welle (X) gelagerten Scheiben (G) befestigt ist.
3. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (vgl. Fig. 2) ein Läufer (A) an einer durch Gewindebolzen mit einem Flansch (E) der treibenden Welle (X) verbundenen Scheibe (G) befestigt ist, während der andere Läufer (B) einerseits fest auf einer mittels Wälzlagern auf der treibenden Welle (X) gelagerten Büchse (H) befestigt und andererseits fest mit einer das Ganze umhüllenden Riemenscheibe (P) verbunden ist, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Läufer umgebende ringförmige Ständer (I) an einem mit einem Gehäuse (C) fest verbundenen Halter (Z) befestigt ist.
4. Magnetl@upplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (vgl. Fig. 3) auf einer feststehenden Achse (X) eine Scheibe (K) und an dieser Scheibe Kein Ständer (1) mit Ringspuke (T) befestigt ist und daß die beiden Läufer (A, B) dien Ständer umgeben und durch Gleitbüchsen (N, M) auf der Achse gelagert sind, wobei diese Läufer jeweils mit Zahnrädern oder Riemenscheiben (P) zum Antrieb der Kupplung und zur übertragung der Drehbewegung versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 67 129; britische Patentschriften Nr. 586 448, 612 320, 609690.