DE102014119266A1

DE102014119266A1 - Magnetgetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE102014119266A1
Application number: DE102014119266.4A
Authority: DE
Inventors: Gerald JUNGMAYR; Jens Löffler; Björn Winter
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Magnetgetriebevorrichtung mit zumindest einer Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d), welche eine Vielzahl an magnetischen Elementen (18a–d, 20a–d, 22a–d) aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse (24) der Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d) relativ zueinander eine Verschränkung aufweisen. Es wird vorgeschlagen, dass die Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Magnetgetriebevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Aus der DE 10 2012 101 918 A1 ist bereits eine Magnetgetriebevorrichtung bekannt, die zwei Getriebeeinheiten umfasst, welche jeweils eine Vielzahl an magnetischen Elementen aufweisen. Die magnetischen Elemente sind jeweils axial hinsichtlich einer Drehachse der Getriebeeinheiten relativ zueinander verschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Magnetgetriebevorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Reduzierung von Rastmomenten bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Magnetgetriebevorrichtung mit zumindest einer Getriebeeinheit, welche insbesondere als eine hoch-polige Einheit, als ein Modulator oder als eine niedrig-polige Einheit ausgebildet sein kann und welche eine Vielzahl von insbesondere identisch zueinander ausgebildeten magnetischen Elementen aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse der Getriebeeinheit relativ zueinander eine Verschränkung aufweisen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt.
Unter einer „Magnetgetriebevorrichtung“ soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Magnetgetriebes verstanden werden. Insbesondere kann die Magnetgetriebevorrichtung auch das gesamte Magnetgetriebe umfassen. Unter einem „Magnetgetriebe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein ein- oder mehrstufiges Getriebe mit zumindest einer Antriebswelle und mit zumindest einer Abtriebswelle verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, eine Größe und/oder eine Richtung einer Drehbewegung umzuformen, wobei eine Kraftübertragung zwischen der zumindest einen Antriebswelle und der zumindest einen Abtriebswelle insbesondere zumindest teilweise berührungslos mittels zumindest eines Magnetfelds erfolgt. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Unter einer „Getriebeeinheit” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit eines Getriebes, insbesondere des Magnetgetriebes, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen Beitrag zu einer Einleitung einer Drehbewegung und/oder eines Drehmoments in das Getriebe und/oder zu einer Ausleitung der Drehbewegung und/oder des Drehmoments aus dem Getriebe und/oder zu einer Übertragung der Drehbewegung und/oder des Drehmoments innerhalb des Getriebes zu leisten. Unter einer „hoch-poligen“ Einheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche gegenüber weiteren Getriebeeinheiten, insbesondere gegenüber einer als niedrig-polige Einheit ausgebildeten Getriebeeinheit, eine größere Anzahl magnetischer Pole aufweist. Insbesondere weist die hoch-polige Einheit eine Vielzahl an magnetischen Elementen aus einem permanentmagnetischen Werkstoff oder Werkstoffgemisch auf. Die hoch-polige Einheit kann insbesondere als ein Ständer oder als ein relativ zu einer weiteren rotierenden Getriebeeinheit, insbesondere relativ zu einer niedrig-poligen Einheit, langsam drehender Rotor ausgebildet sein. Unter einer „niedrig-poligen Einheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche gegenüber weiteren Getriebeeinheiten, insbesondere gegenüber der hoch-poligen Einheit, eine geringere Anzahl magnetischer Pole aufweist. Insbesondere weist die niedrig-polige Einheit zumindest zwei permanentmagnetische Pole auf. Die niedrig-polige Einheit kann insbesondere als ein relativ zu einer weiteren rotierenden Getriebeeinheit schnell drehender Rotor ausgebildet sein.
Unter einem „Modulator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen magnetischen Fluss innerhalb der Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere zwischen zumindest zwei weiteren Getriebeeinheiten, insbesondere zu einer Realisierung einer Getriebeübersetzung, zu lenken. Der Modulator weist insbesondere eine Vielzahl an magnetischen Elementen auf, die zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil aus einem ferromagnetischen und besonders bevorzugt aus einem unmagnetisierten weichmagnetischen Werkstoff oder Werkstoffgemisch bestehen. Die magnetischen Elemente können insbesondere zumindest teilweise aus einem oder mehreren Elektroblechen und/oder zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Kompositmaterial bestehen.
Unter einem „magnetischen Element“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, welches zumindest zu einem Großteil aus zumindest einem paramagnetischen und/oder zumindest einem diamagnetischen und/oder zumindest einem ferrimagnetischen und/oder vorzugsweise aus zumindest einem ferromagnetischen Werkstoff oder Werkstoffgemisch besteht. Die magnetischen Elemente können insbesondere aus einem hartmagnetischen, insbesondere permanentmagnetischen und/oder permanent magnetisierbaren, oder weichmagnetischen Werkstoff oder Werkstoffgemisch bestehen. Axial benachbarte magnetische Elemente sind insbesondere um einen Verdrehwinkel gegeneinander verdreht. Unter einer „Verschränkung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein maximal auftretender Verdrehwinkel um die Drehachse der Getriebeeinheit zwischen den magnetischen Elementen verstanden werden. Insbesondere kann der Verdrehwinkel zwischen axial benachbarten magnetischen Elementen stets gleich oder auch unterschiedlich sein. Ferner können auftretende Verdrehwinkel unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, sodass eine Verdrehung in unterschiedliche Drehrichtungen erfolgen kann. Die magnetischen Elemente können insbesondere als einzelne magnetische Elemente ausgebildet oder als Teilelemente einer magnetischen Einheit einstückig miteinander verbunden sein. Im letzteren Fall ist insbesondere denkbar, dass eine Verdrehung kontinuierlich und insbesondere schraubenartig erfolgt. Darunter, dass die Verschränkung „lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein maximal durch die Magnetgetriebevorrichtung übertragbares Drehmoment gegenüber einem maximal durch eine Magnetgetriebevorrichtung mit einer Getriebeeinheit ohne Verschränkungen übertragbaren Drehmoment insbesondere um maximal 10 %, vorzugsweise um maximal 5 %, vorteilhaft um maximal 2 % und besonders vorteilhaft um maximal 1 % abnimmt. Insbesondere beträgt die Verschränkung weniger als 360°, vorzugsweise weniger als 180°, be vorzugt weniger als 90°, vorteilhaft weniger als 45° und besonders vorteilha ft weniger als 20°.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Magnetgetriebevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Reduzierung von Rastmomenten bereitgestellt werden. Insbesondere kann durch die Verschränkung der magnetischen Elemente ein Rastmoment zumindest weitgehend kompensiert werden und insbesondere ein sogenannter Momentenrippel vorteilhaft reduziert werden, wobei gleichzeitig ein maximal übertragbares Drehmoment zumindest weitgehend unverändert erhalten werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass Getriebeeinheit und insbesondere die als niedrig-polige Einheit ausgebildete Getriebeeinheit zumindest im Wesentlichen frei von Radialkräften ist. Insbesondere wird die Radialkraftfreiheit dadurch erreicht, dass eine als Modulator ausgebildete Getriebeeinheit eine gerade Anzahl von magnetischen Elementen aufweist. Hierdurch kann ein Auftreten von Radialkräften vorteilhaft reduziert oder vorzugsweise zumindest weitgehend verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Anzahl von Getriebeeinheiten, welche eine Vielzahl von magnetischen Elementen aufweisen, die axial hinsichtlich einer Drehachse der jeweiligen Getriebeeinheit relativ zueinander eine Verschränkung aufweisen, gleich eins ist. Vorzugsweise ist die einzige Getriebeeinheit, welche eine Vielzahl von magnetischen Elementen aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse der jeweiligen Getriebeeinheit relativ zueinander eine Verschränkung aufweisen, als die niedrig-polige Einheit ausgebildet. Insbesondere beträgt die Verschränkung der magnetischen Elemente der Getriebeeinheit, insbesondere der niedrig-poligen Einheit, 360°/n, wobei n die Anzahl magnetischer Elemente einer als Modulator ausgebildeten weiteren Getriebeeinheit ist. Ein Verdrehwinkel zwischen zwei axial benachbarten magnetischen Elementen beträgt insbesondere 360°/(n × m), wobei n die Anzahl magnetischer Elemente einer als Modulator ausgebildeten weiteren Getriebeeinheit und m die Anzahl magnetischer Elemente der Getriebeeinheit, insbesondere der niedrig-poligen Einheit, ist. Hierdurch kann eine vorteilhaft geringe Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments erreicht werden. Ferner kann eine Herstellung einer Magnetgetriebevorrichtung vorteilhaft vereinfacht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die eine verschränkte Getriebeeinheit als eine niedrig-polige Einheit ausgebildet ist und die Verschränkung der magnetischen Elemente der Getriebeeinheit dem Quotienten von 360° und dem kle insten gemeinsamen Vielfachen von der Anzahl von magnetischen Elementen des Modulators und dem Doppelten der Anzahl von magnetischen Polpaaren der Getriebeeinheit entspricht. Die allgemeine Formel für die Verschränkung lautet somit 360°/kgV(n, 2 × p), wobei n die Anzahl magnetischer Elemente einer als Modulator ausgebildeten Getriebeeinheit und p die Anzahl magnetischer Polpaare der als niedrig-poligen Einheit ausgebildeten Getriebeeinheit ist. Erfolgt eine Verschränkung nicht kontinuierlich sondern in m Stufen, so beträgt ein Verdrehwinkel zwischen zwei axial benachbarten magnetischen Elementen insbesondere 360°/(kgV(n, 2 × p)·m). Hierdurch kann insbesondere bei beliebiger Anzahl von magnetischen Polpaaren einer als niedrig-poligen Einheit ausgebildeten Getriebeeinheit und bei beliebiger Anzahl von magentischen Elementen einer als Modulator ausgebildeten Einheit eine vorteilhafte Verschränkung der magnetischen Elemente der niedrig-poligen Einheit ausgebildeten Getriebeeinheit erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Magnetgetriebevorrichtung zumindest eine zweite Getriebeeinheit aufweist, welche eine Vielzahl von zweiten magnetischen Elementen aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse der zweiten Getriebeeinheit relativ zueinander eine zweite Verschränkung aufweisen, die zusammen mit der Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt. Insbesondere kann die zweite Getriebeeinheit als eine niedrig-polige Einheit oder als ein Modulator ausgebildet sein, während die Getriebeeinheit als eine hoch-polige Einheit ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Verschränkung der magnetischen Elemente der zweiten Getriebeeinheit verschieden von der Verschränkung der magnetischen Elemente der Getriebeeinheit oder identisch zu der Verschränkung der magnetischen Elemente der Getriebeeinheit sein. Hierdurch kann ein weiterer vorteilhafter Aufbau einer Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine geringe Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments, ermöglicht werden. Ferner kann eine konstruktive Flexibilität vorteilhaft gesteigert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Magnetgetriebevorrichtung zumindest eine dritte Getriebeeinheit aufweist, welche eine Vielzahl von dritten magnetischen Elementen aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse der dritten Getriebeeinheit relativ zueinander eine dritte Verschränkung aufweisen, die zusammen mit der Verschränkung und der zweiten Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt. Insbesondere können die Verschränkungen der magnetischen Elemente der Getriebeeinheit und/oder der zweiten Getriebeeinheit und oder der dritten Getriebeeinheit verschieden oder identisch sein. Hierdurch kann ein weiterer vorteilhafter Aufbau einer Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine geringe Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments, ermöglicht werden. Ferner kann eine konstruktive Flexibilität besonders vorteilhaft gesteigert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Magnetgetriebevorrichtung eine Rastmomenteinstelleinheit aufweist, welche zu einer Einstellung eines Rastmoments vorgesehen ist. Unter einer „Rastmomenteinstelleinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein Rastmoment der Magnetgetriebevorrichtung während einer Herstellung und/oder während eines Betriebs der Magnetgetriebevorrichtung automatisch und/oder durch einen manuellen Eingriff zu verändern. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Anpassung und/oder Einstellung von Betriebsparametern der Magnetgetriebevorrichtung ermöglicht werden. Insbesondere kann ein Haltemoment einer Antriebswelle bei leistungsloser Antriebswelle festgelegt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Rastmomenteinstelleinheit dazu vorgesehen ist, das Rastmoment durch eine Veränderung der Verschränkung, insbesondere durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung des maximal auftretenden Verdrehwinkels zwischen den magnetischen Elementen, einzustellen. Hierdurch kann vorteilhaft eine flexible Einstellbarkeit der Verschränkung ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Rastmomenteinstelleinheit dazu vorgesehen ist, das Rastmoment mittels einer Magneteinheit einzustellen. Unter einer „Magneteinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zu einer Erzeugung zusätzlicher Rastmomente und/oder zu einer Eliminierung vorhandener Rastmomente ein dauerhaftes oder temporäres magnetisches Feld zu erzeugen. Die Magneteinheit ist bezüglich einer Erzeugung eines magnetischen Felds vorzugsweise schaltbar ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere während eines Betriebs der Magnetgetriebevorrichtung eine vorteilhaft einfache Einstellung des Rastmoments erfolgen. Insbesondere kann vorteilhaft auf mechanische Manipulationen an der Magnetgetriebevorrichtung verzichtet werden.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetgetriebevorrichtung vorgeschlagen, welche zumindest eine Getriebeeinheit umfasst, die eine Vielzahl von magnetischen Elementen aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse der Getriebeeinheit relativ zueinander verschränkt werden, wobei die magnetischen Elemente maximal derart verschränkt werden, dass ein maximal übertragbares Drehmoment lediglich minimal abfällt. Hierdurch kann eine Magnetgetriebevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Reduzierung von Rastmomenten bereitgestellt werden
Die erfindungsgemäße Magnetgetriebevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Magnetgetriebevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Magnetgetriebes mit einer hoch-poligen Einheit, einem Modulator und einer niedrig-poligen Einheit,
2 eine Explosionsdarstellung eines Magnetgetriebes gemäß 1, bei welchem die niedrig-polige Einheit eine Verschränkung magnetischer Elemente aufweist,
3 eine Explosionsdarstellung eines Magnetgetriebes gemäß 1, bei welchem die niedrig-polige Einheit und die hoch-polige Einheit jeweils eine Verschränkung magnetischer Elemente aufweisen,
4 eine Explosionsdarstellung eines Magnetgetriebes gemäß 1, bei welchem der Modulator und die hoch-polige Einheit jeweils eine Verschränkung magnetischer Elemente aufweisen und
5 eine Explosionsdarstellung eines Magnetgetriebes gemäß 1, bei welchem die niedrig-polige Einheit, der Modulator und die hoch-polige Einheit jeweils eine Verschränkung magnetischer Elemente aufweisen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Magnetgetriebes 36. Das Magnetgetriebe 36 weist eine Magnetgetriebevorrichtung 10 auf, welche eine als hoch-polige Einheit 26 ausgebildete Getriebeeinheit 12, eine als Modulator 28 ausgebildete Getriebeeinheit 14 und eine als niedrig-polige Einheit 30 ausgebildete Getriebeeinheit 16 umfasst. Die Getriebeeinheiten 12, 14, 16 sind koaxial zueinander angeordnet.
Die Getriebeeinheiten 12, 14, 16 weisen jeweils eine Vielzahl an magnetischen Elementen 18, 20, 22 auf, welche jeweils in Umfangsrichtung bezüglich einer Drehachse 24 der Getriebeeinheiten 12, 14, 16 an den jeweiligen Getriebeeinheiten 12, 14, 16 angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 18, 22 der als hoch-polige Einheit 26 ausgebildeten Getriebeeinheit 12 und der als niedrig-polige Einheit 30 ausgebildeten Getriebeeinheit 16 sind jeweils als permanentmagnetische Elemente 42, 44 ausgebildet, welche in Umfangsrichtung mit wechselnden Ausrichtungen bezüglich magnetischer Pole 38, 40 angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 20 der als Modulator 28 ausgebildeten Getriebeeinheit 14 bestehen aus einem weichmagnetischen Werkstoff oder Werkstoffgemisch.
2 zeigt die Magnetgetriebevorrichtung 10a aus der 1 in einer vereinfachten Explosionsdarstellung. In dieser Ausführung weisen die magnetischen Elemente 22a der als niedrig-polige Einheit 30a ausgebildeten Getriebeeinheit 16a hinsichtlich einer Drehachse 24a der Getriebeeinheit 16a relativ zueinander eine, hier beispielhaft dargestellte, Verschränkung auf. Die magnetischen Elemente 22a der als niedrig-polige Einheit 30a ausgebildeten Getriebeeinheit 16a umfassen jeweils eine Vielzahl von Segmenten 46a, 48a, wobei axial benachbarte der Segmente 46a, 48a jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Eine Anzahl von Segmenten 46a, 48a kann von der dargestellten Anzahl nach oben oder nach unten abweichen. Die magnetischen Elemente 18a, 20a der als hoch-polige Einheit 26a ausgebildeten Getriebeeinheit 12a und der als Modulator 28a ausgebildeten Getriebeeinheit 14a weisen hingegen keine Verschränkungen auf. Die Verschränkung der magnetischen Elemente 22a der als niedrig-polige Einheit 30a ausgebildeten Getriebeeinheit 16a ist derart ausgebildet, dass diese im Vergleich mit einem hier nicht dargestellten Magnetgetriebe ohne eine Verschränkung von magnetischen Elementen lediglich eine minimale Abnahme, insbesondere eine Abnahme von maximal 10 %, eines maximal übertragbaren Drehmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10a bewirkt.
Ferner weist die Magnetgetriebevorrichtung 10a eine hier lediglich angedeutet dargestellte Rastmomenteinstelleinheit 32a auf, welche zu einer Einstellung eines Rastmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10a vorgesehen ist. Eine Einstellung des Rastmoments durch die Rastmomenteinstelleinheit 32a kann durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 22a der als niedrig-polige Einheit 30a ausgebildeten Getriebeeinheit 16a und/oder mittels einer Magneteinheit 34a, insbesondere durch ein temporäres oder dauerhaftes Erzeugen eines Magnetfelds erfolgen.
In den 3 bis 5 sind drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 2 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b bis d ersetzt.
3 zeigt eine alternative Ausführung einer Magnetgetriebevorrichtung 10b gemäß 1 in einer vereinfachten Explosionsdarstellung. In dieser Ausführung weisen die magnetischen Elemente 22b der als niedrig-polige Einheit 30b ausgebildeten Getriebeeinheit 16b und die magnetischen Elemente 18b der als hoch-polige Einheit 26b ausgebildeten Getriebeeinheit 12b hinsichtlich einer Drehachse 24b der Getriebeeinheiten 12b, 16b relativ zueinander eine, hier beispielhaft dargestellte, Verschränkung auf. Die magnetischen Elemente 22b der als niedrig-polige Einheit 30b ausgebildeten Getriebeeinheit 16b umfassen jeweils eine Vielzahl von Segmenten 46b, 48b, wobei axial benachbarte der Segmente 46b, 48b jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 18b der als hoch-polige Einheit 26b ausgebildeten Getriebeeinheit 12b umfassen ebenfalls jeweils eine Vielzahl von Segmenten 50b, 52b (hier lediglich teilweise dargestellt), wobei axial benachbarte der Segmente 50b, 52b jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Eine Anzahl von Segmenten 46b, 48b, 50b, 52b kann von der dargestellten Anzahl jeweils nach oben oder nach unten abweichen. Die magnetischen Elemente 20b der als Modulator 28b ausgebildeten Getriebeeinheit 14b weisen hingegen keine Verschränkung auf. Die Verschränkung der magnetischen Elemente 22b der als niedrig-polige Einheit 30b ausgebildeten Getriebeeinheit 16b und die Verschränkung der magnetischen Elemente 18b der als hoch-polige Einheit 26b ausgebildeten Getriebeeinheit 12b sind jeweils derart ausgebildet, dass diese zusammen im Vergleich mit einem hier nicht dargestellten Magnetgetriebe ohne eine Verschränkung von magnetischen Elementen lediglich eine minimale Abnahme, insbesondere eine Abnahme von maximal 10 %, eines maximal übertragbaren Drehmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10b bewirken.
Ferner weist die Magnetgetriebevorrichtung 10b eine hier lediglich angedeutet dargestellte Rastmomenteinstelleinheit 32b auf, welche zu einer Einstellung eines Rastmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10b vorgesehen ist. Eine Einstellung des Rastmoments durch die Rastmomenteinstelleinheit 32b kann durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 22a der als niedrig-polige Einheit 30b ausgebildeten Getriebeeinheit 16b und/oder durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 18b der als hoch-polige Einheit 26b ausgebildeten Getriebeeinheit 16b und/oder mittels einer Magneteinheit 34b insbesondere durch ein temporäres oder dauerhaftes Erzeugen eines Magnetfelds erfolgen.
4 zeigt eine alternative Ausführung einer Magnetgetriebevorrichtung 10c gemäß 1 in einer vereinfachten Explosionsdarstellung. In dieser Ausführung weisen die magnetischen Elemente 20c der als Modulator 28c ausgebildeten Getriebeeinheit 14c und die magnetischen Elemente 18c der als hoch-polige Einheit 26c ausgebildeten Getriebeeinheit 12c hinsichtlich einer Drehachse 24c der Getriebeeinheiten 12c, 14c relativ zueinander eine, hier beispielhaft dargestellte, Verschränkung auf. Die magnetischen Elemente 20c der als Modulator 28c ausgebildeten Getriebeeinheit 14c umfassen jeweils eine Vielzahl von Segmenten 54c, 56c (hier lediglich teilweise dargestellt), wobei axial benachbarte der Segmente 54c, 56c jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 18c der als hoch-polige Einheit 26c umfassen ebenfalls jeweils eine Vielzahl von Segmenten 50c, 52c (hier lediglich teilweise dargestellt), wobei axial benachbarte der Segmente 50c, 52c jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Eine Anzahl von Segmenten 50c, 52c, 54c, 56c kann von der dargestellten Anzahl jeweils nach oben oder nach unten abweichen. Die magnetischen Elemente 22c der als niedrig-polige Einheit 30c ausgebildeten Getriebeeinheit 16c weisen hingegen keine Verschränkung auf. Die Verschränkung der magnetischen Elemente 18c der als Modulator 28c ausgebildeten Getriebeeinheit 14c und die Verschränkung der magnetischen Elemente 18c der als hoch-polige Einheit 26c ausgebildeten Getriebeeinheit 12c sind jeweils derart ausgebildet, dass diese zusammen im Vergleich mit einem hier nicht dargestellten Magnetgetriebe ohne eine Verschränkung von magnetischen Elementen lediglich eine minimale Abnahme, insbesondere einer Abnahme um maximal 10 %, eines maximal übertragbaren Drehmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10c bewirken.
Ferner weist die Magnetgetriebevorrichtung 10c eine hier lediglich angedeutet dargestellte Rastmomenteinstelleinheit 32c auf, welche zu einer Einstellung eines Rastmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10c vorgesehen ist. Eine Einstellung des Rastmoments durch die Rastmomenteinstelleinheit 32c kann durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 20c der als Modulator 28c ausgebildeten Getriebeeinheit 14c und/oder durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 18c der als hoch-polige Einheit 26c ausgebildeten Getriebeeinheit 16c und/oder mittels einer Magneteinheit 34c insbesondere durch ein temporäres oder dauerhaftes Erzeugen eines Magnetfelds erfolgen.
5 zeigt eine alternative Ausführung einer Magnetgetriebevorrichtung 10d gemäß 1 in einer vereinfachten Explosionsdarstellung. In dieser Ausführung weisen die magnetischen Elemente 20d der als Modulator 28d ausgebildeten Getriebeeinheit 14d, die magnetischen Elemente 18d der als hoch-polige Einheit 26d ausgebildeten Getriebeeinheit 12d und die magnetischen Elemente 22d der als niedrig-polige Einheit 30d ausgebildeten Getriebeeinheit 16d hinsichtlich einer Drehachse 24d der Getriebeeinheiten 12d, 14d, 16d relativ zueinander eine, hier beispielhaft dargestellte, Verschränkung auf. Die magnetischen Elemente 20d der als Modulator 28d ausgebildeten Getriebeeinheit 14d umfassen jeweils eine Vielzahl von Segmenten 54d, 56d (hier lediglich teilweise dargestellt), wobei axial benachbarte der Segmente 54d, 56d jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 18d der als hoch-polige Einheit 26d umfassen ebenfalls jeweils eine Vielzahl von Segmenten 50d, 52d (hier lediglich teilweise dargestellt), wobei axial benachbarte der Segmente 50d, 52d jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 22d der als niedrig-polige Einheit 30d ausgebildeten Getriebeeinheit 16d umfassen ebenfalls jeweils eine Vielzahl von Segmenten 46d, 48d, wobei axial benachbarte der Segmente 46d, 48d jeweils um einen Drehwinkel versetzt zueinander angeordnet sind. Eine Anzahl von Segmenten 46d, 48d, 50d, 52d, 54d, 56d kann von der dargestellten Anzahl jeweils nach oben oder nach unten abweichen. Die Verschränkung der magnetischen Elemente 18d der als Modulator 28d ausgebildeten Getriebeeinheit 14c, die Verschränkung der magnetischen Elemente 18d der als hoch-polige Einheit 26d ausgebildeten Getriebeeinheit 12d und die Verschränkung der magnetischen Elemente 22d der als niedrig-polige Einheit 30d ausgebildeten Getriebeeinheit 16d sind jeweils derart ausgebildet, dass diese zusammen im Vergleich mit einem hier nicht dargestellten Magnetgetriebe ohne eine Verschränkung von magnetischen Elementen lediglich eine minimale Abnahme, insbesondere eine Abnahme um maximal 10 %, eines maximal übertragbaren Drehmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10d bewirken.
Ferner weist die Magnetgetriebevorrichtung 10d eine hier lediglich angedeutet dargestellte Rastmomenteinstelleinheit 32d auf, welche zu einer Einstellung eines Rastmoments der Magnetgetriebevorrichtung 10d vorgesehen ist. Eine Einstellung des Rastmoments durch die Rastmomenteinstelleinheit 32d kann durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 20d der als Modulator 28d ausgebildeten Getriebeeinheit 14d und/oder durch eine insbesondere mechanische Veränderung der Verschränkung der magnetischen Elemente 18d der als hoch-polige Einheit 26d ausgebildeten Getriebeeinheit 16d und/oder mittels einer Magneteinheit 34d insbesondere durch ein temporäres oder dauerhaftes Erzeugen eines Magnetfelds erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012101918 A1 [0002]

Claims

Magnetgetriebevorrichtung mit zumindest einer Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d), welche eine Vielzahl an magnetischen Elementen (18a–d, 20a–d, 22a–d) aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse (24) der Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d) relativ zueinander eine Verschränkung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (12b; 12c; 12d) als eine hoch-polige Einheit (26b; 26c; 26d) ausgebildet ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (14c; 14d) als ein Modulator (28c; 28d) ausgebildet ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (16a; 16b; 16d) als eine niedrig-polige Einheit (30a; 30b; 30d) ausgebildet ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d) zumindest im Wesentlichen frei von Radialkräften ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl an Getriebeeinheiten (16a), welche eine Vielzahl an magnetischen Elementen (22a) aufweisen, die axial hinsichtlich einer Drehachse (24a) der jeweiligen Getriebeeinheit (16a) relativ zueinander eine Verschränkung aufweisen, gleich eins ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine verschränkte Getriebeeinheit (16a) als eine niedrig-polige Einheit (30a) ausgebildet ist und die Verschränkung der magnetischen Elemente (22a) der Getriebeeinheit (16a) dem Quotienten von 360° und dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen von der Anzahl von magnetischen Elementen (20a) des Modulators (28a) und dem Doppelten der Anzahl von magnetischen Polen der Getriebeeinheit (16a) entspricht.
Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine zweite Getriebeeinheit (12b, 14b, 16b; 12c, 14c, 16c), welche eine Vielzahl an zweiten magnetischen Elementen (18b, 20b, 22b; 18c, 20c, 22c) aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse (24b; 24c) der zweiten Getriebeeinheit (12b, 14b, 16b; 12c, 14c, 16c) relativ zueinander eine zweite Verschränkung aufweisen, die zusammen mit der Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (12b) als eine hoch-polige Einheit (26b) und die zweite Getriebeeinheit (16b) als eine niedrig-polige Einheit (30b) ausgebildet ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (12c) als eine hoch-polige Einheit (26c) und die zweite Getriebeeinheit (14c) als ein Modulator (28c) ausgebildet ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch zumindest eine dritte Getriebeeinheit (12d, 14d, 16d), welche eine Vielzahl an dritten magnetischen Elementen (18d, 20d, 22d) aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse (24d) der dritten Getriebeeinheit (12d, 14d, 16d) relativ zueinander eine dritte Verschränkung aufweisen, die zusammen mit der Verschränkung und der zweiten Verschränkung lediglich eine minimale Abnahme eines maximal übertragbaren Drehmoments bewirkt.
Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rastmomenteinstelleinheit (32a–d), welche zu einer Einstellung eines Rastmoments vorgesehen ist.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmomenteinstelleinheit (32a–d) dazu vorgesehen ist, das Rastmoment durch eine Veränderung der Verschränkung einzustellen.
Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmomenteinstelleinheit (32a–d) dazu vorgesehen ist, das Rastmoment mittels einer Magneteinheit (34a–d) einzustellen.
Magnetgetriebe mit zumindest einer Magnetgetriebevorrichtung (10a–d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer Magnetgetriebevorrichtung (10a–d), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit zumindest einer Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d), welche eine Vielzahl an magnetischen Elementen (18a–d, 20a–d, 22a–d) aufweist, die axial hinsichtlich einer Drehachse (24a–d) der Getriebeeinheit (12a–d, 14a–d, 16a–d) relativ zueinander verschränkt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Elemente (18a–d, 20a–d, 22a–d) maximal derart verschränkt werden, dass ein maximal übertragbares Drehmoment lediglich minimal abfällt.