DE102006021724A1 - Mehrstufige Magnetkupplungsspule - Google Patents
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Abstract
Eine elektromagnetische Kupplung umfasst eine mit einer Welle drehbar verbundene und in Bezug auf die Welle axial bewegliche Ankerplatte, einen in Bezug auf die Welle drehbaren Rotor und eine in einem Spulengehäuse untergebrachte Vielzahl von elektromagnetischen Spulen, wobei bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen ein Magnetfeld die Ankerplatte in Kontakt mit der Riemenscheibe zieht, sodass der Rotor und die Welle drehbar verbunden sind. Die Magnetspulen sind an eine gemeinsame Energiequelle angeschlossen, die die Magnetspulen mit einer gemeinsamen, nicht variierenden Spannung versorgt, und ein Hauptsteuerschalter führt den Magnetspulen selektiv Energie von der Energiequelle zu. Die Magnetspulen sind elektrisch parallel zueinander geschaltet, und jede Spule hat einen Schalter, durch den zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke jede einzelne Spule unabhängig von den anderen Spulen einzeln oder in einer beliebigen Kombination erregt werden kann.
Description
- Fachgebiet der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine mehrstufige elektromagnetische Kupplung. Sie bezieht sich speziell auf eine elektromagnetische Kupplung mit einer Vielzahl von einzeln erregten Magnetspulen.
- Hintergrund der Erfindung
- Dem Stand der Technik entsprechende Magnetkupplungen weisen eine einzige Spulenwicklung in der Erregerspule auf. Zur Variation der Stärke des Magnetfelds wird die an der Magnetspule anliegende Spannung variiert. Da die zur Variation der Versorgungsspannung erforderlichen elektrischen und elektronischen Komponenten kompliziert und kostenintensiv sind, besteht ein Bedarf an einer elektromagnetischen Kupplung, die ein variables elektromagnetisches Feld ohne Verwendung komplizierter spannungsvariierender Geräte bereitstellt.
- Zusammenfassung der Erfindung
- In einem Aspekt der Erfindung wird ein Verdichter bereitgestellt, der mit einer elektromagnetischen Kupplung ausgestattet ist, die eine mit einer Welle drehbar verbundene und in Bezug auf die Welle axial bewegliche Ankerplatte, eine relativ zur Welle drehbare Riemenscheibe und eine in einem Spulengehäuse untergebrachte Vielzahl von elektromagnetischen Spulen umfasst. Wenn mindestens eine der elektromagnetischen Spulen erregt wird, zieht ein Magnetfeld die Ankerplatte in Kontakt mit der Riemenscheibe, sodass die Riemenscheibe und die Ankerplatte über Reibung zwischen der Riemenscheibe und der Ankerplatte drehbar miteinander verbunden sind. Die elektromagnetischen Spulen werden unabhängig voneinander erregt, sodass sie zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit unterschiedlicher Stärke einzeln oder in einer beliebigen Kombination erregt werden können. In einem anderen Aspekt sind die Magnetspulen an eine gemeinsame Energiequelle angeschlossen, die die Magnetspulen mit einer gemeinsamen, nicht variierenden Spannung versorgt. Die elektromagnetische Kupplung enthält einen Hauptsteuerschalter zur wahlweisen Zuführung der Energie von der Energiequelle an alle Magnetspulen der elektromagnetischen Kupplung.
- In einem wiederum anderen Aspekt sind die Magnetspulen elektrisch parallel zueinander geschaltet, und jede Spule besitzt einen Schalter, sodass jede einzelne Spule unabhängig von den anderen Spulen erregt werden kann.
- In einem noch anderen Aspekt sind die Vielzahl der Magnetspulen innerhalb des Spulengehäuses axial zueinander ausgerichtet, und in einem weiteren Aspekt sind die Vielzahl der Magnetspulen innerhalb des Spulengehäuses radial zueinander ausgerichtet.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Die voranstehenden sowie weitere Vorteile der Erfindung sind für Fachleute aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer Vorzugsausgestaltung leicht erkennbar, wenn diese angesichts der zugehörigen Zeichnungen betrachtet wird, in denen sind:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Verdichters der Erfindung; -
2 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 in1 ; -
3 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung; und -
4 eine der2 ähnliche, als Schnitt dargestellte Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung. - Beschreibung der Ausgestaltungen
- In
1 ist ein mit dem Bezugszeichen10 gekennzeichneter erfindungsgemäßer Verdichter für ein Kraftfahrzeug allgemein dargestellt. Der Verdichter10 umfasst ein Verdichtergehäuse12 und eine Riemenscheibe14 . Die Riemenscheibe14 ist auf dem Verdichtergehäuse12 drehbar montiert und für die Aufnahme eines (nicht dargestellten) Riemens oder einer (nicht dargestellten) Kette ausgelegt, welcher bzw. welche Drehbewegung vom Kraftfahrzeugmotor auf die Riemenscheibe14 überträgt. - Laut
2 enthält der Verdichter10 eine innerhalb des Verdichters10 drehbar montierte Welle16 . Sie treibt die inneren Komponenten des Verdichters10 an. Die Welle16 ist innerhalb des Verdichters10 durch ein Lager18 abgestützt. Aufgrund dieses Lagers18 kann sich die Welle16 relativ zum Verdichtergehäuse12 drehen. Außerdem ist die Riemenscheibe14 durch ein Lager20 auf dem Verdichtergehäuse12 abgestützt. Durch dieses Lager20 kann sich die Riemenscheibe14 relativ zum Verdichtergehäuse12 drehen. - Der Verdichter
10 enthält eine elektromagnetische Kupplung22 zum selektiven Verbinden der Riemenscheibe14 mit der Welle16 , sodass eine Drehbewegung der Riemenscheibe14 zwecks Antriebs des Verdichters10 auf die Welle16 übertragen wird. Die elektromagnetische Kupplung22 besitzt eine Ankerplatte24 , die auf einem distalen Ende der Welle16 montiert ist. Die Ankerplatte24 ist derart montiert, dass sie sich in Bezug auf die Welle16 und den Verdichter10 axial bewegen kann. Die Ankerplatte24 kann sich in einer Position befinden, in der sich zwischen der Ankerplatte24 und der Riemenscheibe14 ein Axialspalt25 ergibt, wie in2 zu erkennen ist. In dieser Position ist die Riemenscheibe14 frei drehbar, und auf die Ankerplatte24 wird keine Drehbewegung übertragen. Die Ankerplatte24 kann sich jedoch in eine Position bewegen, in der sie die Riemenscheibe14 kontaktiert. Wenn die Ankerplatte24 mit der Riemenscheibe14 in Kontakt ist, bewirkt die Reibung zwischen der Riemenscheibe14 und der Ankerplatte24 eine Drehbewegung, die von der Riemenscheibe14 auf die Ankerplatte24 und damit auf die Welle16 übertragen wird. Innerhalb der Riemenscheibe14 sind in einem Spulengehäuse28 eine Vielzahl von elektromagnetischen Spulen26 untergebracht. Wird mindestens eine der elektromagnetischen Spulen26 erregt, so wird ein Magnetfeld erzeugt. Das Spulengehäuse28 richtet das Magnetfeld über den Spalt25 nach außen, sodass das Magnetfeld die Ankerplatte24 axial in Richtung der Riemenscheibe14 zieht. Kontaktiert die Ankerplatte24 die Riemenscheibe14 , so hält das Magnetfeld den Kontakt der Ankerplatte24 mit der Riemenscheibe14 aufrecht, sodass durch Reibung eine Drehbewegung zwischen der Ankerplatte24 und der Riemenscheibe14 übertragen wird. - In
2 sind zwei Magnetspulen26a ,26b dargestellt. Der speziellen Anwendung entsprechend, könnte die Erfindung allerdings mit jeder beliebigen, angemessenen Anzahl von Magnetspulen praktisch umgesetzt werden. Die Magnetspulen26a ,26b werden unabhängig voneinander erregt. Die Magnetspulen26a ,26b können zur Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden. Das ermöglicht es der elektromagnetischen Kupplung22 , bei Bedarf, wie z. B. während eines Startvorgangs oder bei hoher Belastung, eine hohe magnetische Kupplungskraft zwischen der Riemenscheibe14 und der Ankerplatte24 bereitzustellen. In diesen Situationen können zwecks Bereitstellung eines starken Magnetfelds ein großer Teil oder alle Magnetspulen26 erregt werden, um die Ankerplatte24 mit einer großen Kraft in Kontakt mit der Riemenscheibe14 zu ziehen. Dadurch wird eine entsprechend große Reibungskraft zwischen der Riemenscheibe14 und der Ankerplatte24 bereitgestellt. Alternativ kann in Situationen niedriger Belastung ein Teil der Magnetspulen26 unerregt bleiben, wodurch die elektromagnetische Kupplung22 wirtschaftlicher betrieben und kein übermäßiger Strom verbraucht wird, wobei dennoch ein genügend starkes Magnetfeld bereitgestellt wird, um die Ankerplatte24 in Kontakt mit der Riemenscheibe14 zu halten, sodass zwischen beiden eine Drehbewegung übertragen wird. - In
3 sind die Magnetspulen26a ,26b an eine gemeinsame, nicht variierende Energiequelle30 angeschlossen. Zum selektiven Einschalten der elektromagnetischen Kupplung22 ist zwischen den Magnetspulen26a ,26b und der Energiequelle30 ein Hauptsteuerschalter32 angeordnet. Die Magnetspulen26a ,26b sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, und jede Magnetspule26a ,26b hat einen Schalter34a ,34b , sodass jede einzelne Magnetspule26a ,26b selbstständig erregt werden kann. - Wie in
2 dargestellt, sind die Magnetspulen26a ,26b innerhalb des Spulengehäuses28 axial zueinander ausgerichtet. Alternativ können die Magnetspulen26a ,26b innerhalb des Spulengehäuses28 radial zueinander ausgerichtet sein, wie in4 dargestellt ist. Für den konkreten Anwendungsfall könnten Magnetspulen26 in jeder zweckentsprechenden Anzahl benutzt und in jeder beliebigen Anordnung positioniert werden. -
- 10
- Verdichter
- 12
- Verdichtergehäuse
- 14
- Riemenscheibe
- 16
- Welle
- 18
- Lager
- 20
- Lager
- 22
- elektromagnetische Kupplung
- 24
- Ankerplatte
- 25
- Axialspalt bzw. Spalt
- 26, 26a, 26b
- elektromagnetische Spulen bzw. Magnetspulen
- 28
- Spulengehäuse
- 30
- Energiequelle
- 32
- Hauptsteuerschalter
- 34a, 34b
- Schalter
Claims (15)
- Elektromagnetische Kupplung (
22 ), umfassend: – eine mit einer Welle (16 ) drehbar verbundene Ankerplatte (24 ), die in Bezug auf die Welle (16 ) axial beweglich ist; – eine Riemenscheibe (14 ), die relativ zur Welle (16 ) drehbar ist; – eine Vielzahl von elektromagnetischen Spulen (26 ), die innerhalb eines Spulengehäuses (28 ) derart untergebracht sind, dass bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen (26 ) ein Magnetfeld die Ankerplatte (24 ) in Kontakt mit der Riemenscheibe (14 ) zieht, sodass die Riemenscheibe (14 ) und die Welle (16 ) über Reibung zwischen der Ankerplatte (24 ) und der Riemenscheibe (14 ) drehbar miteinander verbunden sind; – wobei die Magnetspulen (26 ) unabhängig von den anderen Spulen erregt werden, sodass die Magnetspulen (26 ) zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden können. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 1, wobei die Magnetspulen (26 ) an eine gemeinsame Energiequelle (30 ) angeschlossen sind, die eine gemeinsame, nicht variierende Spannung an die Magnetspulen (26 ) liefert. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 2, außerdem einen Hauptsteuerschalter (32 ) zur selektiven Zuführung der Energie von der Energiequelle (30 ) an jede der Magnetspulen (26 ) der elektromagnetischen Kupplung (22 ) umfassend. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 3, wobei die Magnetspulen (26 ) elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und jede Spule einen Schalter (34 ) hat, wodurch jede einzelne Spule unabhängig von anderen Spulen erregt werden kann. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26 ) innerhalb des Spulengehäuses (28 ) axial zueinander ausgerichtet sind. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26 ) innerhalb des Spulengehäuses (28 ) radial zueinander ausgerichtet sind. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ), umfassend: – eine mit einer Welle (16 ) drehbar verbundene Ankerplatte (24 ), die in Bezug auf die Welle (16 ) axial beweglich ist; – eine Riemenscheibe (14 ), die relativ zur Welle (16 ) drehbar ist; – eine Vielzahl von elektromagnetischen Spulen (26 ), die innerhalb eines Spulengehäuses (28 ) derart untergebracht sind, dass bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen (26 ) ein Magnetfeld die Ankerplatte (24 ) in Kontakt mit der Riemenscheibe (14 ) zieht, sodass die Riemenscheibe (14 ) und die Welle (16 ) über Reibung zwischen der Ankerplatte (24 ) und der Riemenscheibe (14 ) drehbar miteinander verbunden sind; – wobei die Magnetspulen (26 ) an eine gemeinsame Energiequelle (30 ) angeschlossen sind, die eine gemeinsame, nicht variierende Spannung an die Magnetspulen (26 ) liefert; – einen Hauptsteuerschalter (32 ) zur selektiven Zuführung der Energie von der Energiequelle (30 ) an jede der Magnetspulen (26 ) der elektromagnetischen Kupplung (22 ); – wobei die Magnetspulen (26 ) elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und jede Spule einen Schalter (34 ) hat, wodurch jede einzelne Spule unabhängig von anderen Spulen erregt werden kann, sodass die Magnetspulen (26 ) zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden können. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26 ) innerhalb des Spulengehäuses (28 ) axial zueinander ausgerichtet sind. - Elektromagnetische Kupplung (
22 ) nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26 ) innerhalb des Spulengehäuses (28 ) radial zueinander ausgerichtet sind. - Verdichter (
10 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – eine drehbare Welle (16 ) zum Antreiben des Verdichters (10 ); – eine drehbare Riemenscheibe (14 ) zum Ankuppeln an einen Ausgang des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs; und – eine elektromagnetische Kupplung (22 ), die für ein selektives Verbinden der Riemenscheibe (14 ) und der Welle (16 ) ausgelegt ist, sodass eine Drehbewegung von der Riemenscheibe (14 ) auf die Welle (16 ) übertragen wird; – wobei die elektromagnetische Kupplung (22 ) eine mit einer Welle (16 ) drehbar verbundene und in Bezug auf die Welle (16 ) axial bewegliche Ankerplatte (24 ) und eine Vielzahl von innerhalb eines Spulengehäuses (28 ) derart untergebrachten elektromagnetischen Spulen (26 ) umfasst, dass bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen (26 ) ein Magnetfeld die Ankerplatte (24 ) in Kontakt mit der Riemenscheibe (14 ) zieht, sodass die Riemenscheibe (14 ) und die Welle (16 ) über Reibung zwischen der Ankerplatte (24 ) und der Riemenscheibe (14 ) drehbar miteinander verbunden sind; – wobei die Magnetspulen (26 ) unabhängig von den anderen Spulen erregt werden, sodass die Magnetspulen (26 ) zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden können. - Verdichter (
10 ) nach Anspruch 10, wobei die Magnetspulen (26 ) an eine gemeinsame Energiequelle (30 ) angeschlossen sind, die eine gemeinsame, nicht variierende Spannung an die Magnetspulen (26 ) liefert. - Verdichter (
10 ) nach Anspruch 11, außerdem einen Hauptsteuerschalter (32 ) zur selektiven Zuführung der Energie von der Energiequelle (30 ) an jede der Magnetspulen (26 ) der elektromagnetischen Kupplung (22 ) umfassend. - Verdichter (
10 ) nach Anspruch 12, wobei die Magnetspulen (26 ) elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und jede Spule einen Schalter (34 ) hat, wodurch jede einzelne Spule unabhängig von anderen Spulen erregt werden kann. - Verdichter (
10 ) nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26 ) innerhalb des Spulengehäuses (28 ) axial zueinander ausgerichtet sind. - Verdichter (
10 ) nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26 ) innerhalb des Spulengehäuses (28 ) radial zueinander ausgerichtet sind.
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