DE102007038688B4 - Drehmomentsteuereinrichtung - Google Patents

Abstract

Drehmomentsteuervorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einer mit einer Welle verbundenen Scheibe Feldmittel angeordnet sind, denen axial gegenüber stehend angeordnete Elektromagnete zugeordnet sind,
wobei die Elektromagnete mit einem Gehäuse oder mit einer anderen Welle verbunden sind,
wobei die Feldmittel U-förmig ausgeführt sind, wobei die Öffnung des U zu den Elektromagneten hin gerichtet vorgesehen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Drehmomentsteuereinrichtung.
• Es ist bekannt, dass in elektrisch leitfähigen Materialien Wirbelströme auftreten, wenn diese in einem Magnetfeld bewegt werden.
• Aus der EP 341 308 B1 ist eine Wirbelstrombremse mit steuerbarem Drehmoment bekannt.
• Aus der DE 1 918 832 A ist eine Wirbelstrombremse bekannt, bei der Lüfterschaufeln im Anker integriert sind.
• Aus der DE 1 788 065 A ist eine Wirbelstrombremse bekannt mit integrierter Kühlung.
• Aus der JP 64-001 471 A (PAJ) ist ebenfalls eine Wirbelstrombremse bekannt mit Luftzufuhrmitteln.
• Aus der DE 38 09 094 C2 ist eine flüssigkeitsgekühlte Wirbelstrombremse bekannt, bei der Lüfterschaufeln im Anker integriert sind.
• Aus der DE 1 297 748 A ist eine Wirbelstrombremse bekannt, bei der eine mechanische Regeleinrichtung zur Erzeugung konstanten Drehmoments vorgesehen ist.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehmomentsteuereinrichtung weiterzubilden.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Drehmomentsteuervorrichtung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Drehmomentsteuervorrichtung sind, dass an einer mit einer Welle verbundenen Scheibe Feldmittel angeordnet sind, denen axial gegenüber stehend angeordnete Elektromagnete zugeordnet sind,
  wobei die Elektromagnete mit einem Gehäuse oder mit einer anderen Welle verbunden sind.
• Von Vorteil ist dabei, dass abhängig von der Bestromung der Elektromagnete die Drehmomentübertragung steuerbar ist. Bei voller Bestromung wirkt das erzeugte Magnetfeld zusammen mit dem von den Feldmitteln erzeugten oder durchgeleiteten. Dabei sind die Feldmittel drehbar. Wenn die Feldmittel nur die Magnetfelder leiten und nicht erzeugen, treten Wirbelströme und somit Bremswirkung auf. Wenn die Feldmittel hingegen Magnetfelder erzeugen, so dass das Gesamtmagnetfeld im wesentlichen neutralisiert ist, treten keine wesentlichen Wirbelströme und somit auch keine wesentliche Bremskraft auf.
• Es ist aber auch eine nur teilweise Bestromung, also eine Bestromung mit kleineren Stromwerten als dem maximal zulässigen, ermöglicht. In diesem Fall ist das Bremsmoment oder Kupplungsmoment steuerbar.
• Mit der Drehstromsteuervorrichtung ist also eine Wirbelstrombremse oder Wirbelstrom-Kupplungsvorrichtung realisierbar. Bei stillstand der zu bremsenden Welle beziehungsweise bei Verschwinden der Relativdrehzahl zwischen der eintreibenden und abtreibenden Welle ist allerdings keine Bremsmoment oder Kupplungsmoment bewirkbar.
• Weiteres wichtiges Merkmal bei der Erfindung ist, dass die Feldmittel U-förmig ausgeführt sind, wobei die Öffnung des U zu den Elektromagneten hin gerichtet vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Feldlinien auf dem kürzesten Weg durch das Material führbar sind.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Feldmittel radial orientiert vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass viele Feldmittel in Umfangsrichtung nebeneinander anordenbar sind.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektromagneten radial orientiert vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass ebenso viele Elektromagneten wie Feldmittel vorsehbar sind und der jeweils einzelne maximal zulässige Stromwert einer jeweiligen Wicklung eines Elektromagneten nur klein ist, also insbesondere von beispielsweise einem einzigen jeweils zugeordneten Halbleiter steuerbar ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Feldmittel und die Kerne der jeweils gegenüber stehenden Elektromagnete einen möglichst kleinen Luftspalt zueinander auf. Von Vorteil ist dabei, dass der magnetische Widerstand für die Feldlinien möglichst gering ist und somit ein hohes Bremsmoment übertragbar ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Feldmittel Mittel zur Durchleitung und/oder Erzeugung von Magnetfeldern, wie Elektromagnete, Permanentmagnete oder bloßes Kernmaterial, insbesondere Ferrit. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung als Ruhestrombremse oder Betriebsstrombremse ausführbar ist. Außerdem ist eine besonders hohe Bremskraft erreichbar bei der Verwendung von Permanentmagneten als Feldmitteln oder gar von Elektromagneten als Feldmitteln.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

1

Welle

2

Lager

3

Scheibe

4

Kern

5

Permanentmagnet

6

Scheibe

7

Gehäuse

• Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
  In der 1 ist eine Drehmomentsteuervorrichtung im Querschnitt gezeigt, die als Kupplung oder Bremse verwendbar ist.
• Dabei ist die Welle 1 über ein Lager 2 zum Gehäuse 7 hin gelagert. An der Weile 1 ist eine Scheibe 6 verbunden, an der Permanentmagnete 5 befestigt vorgesehen sind, deren erzeugtes Magnetfeld im Wesentlichen durch den Bereich des Kernes 4 und durch die hierzu benachbarten Bereiche der Scheibe 3 geleitet wird. Diese Scheibe 3 mit den Kernen 4 ist am Gehäuse fest verbunden.
• In 2 ist die Scheibe 6 mit Permanentmagneten 5 in Schrägansicht gezeigt.
• In 3 ist die Scheibe 3 mit Elektromagneten, umfassend jeweils einen Kern 3 umfassende Wicklungen, in Schrägansicht gezeigt.
• In 4 ist die Scheibe ein Ausschnitt des Querschnitts vergrößert und als Prinzipskizze dargestellt.
• Bei Bestromung der Elektromagnete mit Kernen 4 ist somit das von den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld zumindest in den Bereichen der Scheibe 3 und der Kerne 4 im Wesentlichen neutralisierbar.
• Außerdem entsteht auch kein wesentliches Restfeld im Bereich der Scheibe 6 mit Permanentmagneten 5.
• Wenn nun die Scheibe 6 in Drehbewegung versetzt wird, kann sie frei drehen und es treten keine wesentlichen Wirbelströme auf.
• Bei Nichtbestromung der Elektromagnete treten jedoch wesentliche Wirbelströme in der Scheibe 3 mit den Kernen 4 auf. Somit tritt eine Bremskraft auf.
• Die Bremswirkung tritt also bei Nicht-Bestromung auf und die Bremse ist somit als Ruhestrombremse bezeichenbar.
• Die Permanentmagnete sind U-förmig ausgeführt, wobei die Schenkel des U in Achsrichtung orientiert sind. Bei Nichtbestromung der Elektromagnete wird somit ein wesentlicher Teil des von den Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes durch die Kerne 4 geleitet.
• Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Permanentmagnete 5 ersetzt durch Elektromagnete, die auf der drehbare gelagerten Scheibe 6 vorgesehen sind. Die Energiezuführung ist bei einer ersten Variante mit einer Schleifleitung und bei einer anderen Variante berührungslos mittels induktiver Kopplung einer Sekundärspule zu einer Primärspule realisiert.
• Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Permanentmagnete 5 ersetzt durch Eisenkerne, die auf der drehbare gelagerten Scheibe 6 vorgesehen sind. Somit ist eine Betriebsstrombremse realisiert. Denn bei Bestromung der Elektromagnete mit Kernen 4 wird das Feld durch die Eisenkerne anstelle der gleichgeformten Permanentmagnete 5 geführt und es werden Wirbelströme und somit Bremsmoment erzeugt.

Claims (5)

1. Drehmomentsteuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass an einer mit einer Welle verbundenen Scheibe Feldmittel angeordnet sind, denen axial gegenüber stehend angeordnete Elektromagnete zugeordnet sind, wobei die Elektromagnete mit einem Gehäuse oder mit einer anderen Welle verbunden sind, wobei die Feldmittel U-förmig ausgeführt sind, wobei die Öffnung des U zu den Elektromagneten hin gerichtet vorgesehen ist.
2. Drehmomentsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldmittel radial orientiert vorgesehen sind.
3. Drehmomentsteuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneten radial orientiert vorgesehen sind.
4. Drehmomentsteuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldmittel und die Kerne der jeweils gegenüber stehenden Elektromagnete einen möglichst kleinen Luftspalt zueinander aufweisen.
5. Drehmomentsteuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldmittel Mittel zur Durchleitung und/oder Erzeugung von Magnetfeldern, wie Elektromagnete, Permanentmagnete oder bloßes Kernmaterial, insbesondere Ferrit, sind.