Die Erfindung betrifft ein magnetisches Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The invention relates to a magnetic transmission with the features of the preamble of claim 1.
Ein magnetisches Getriebe ist bekannt aus der Offenlegungsschrift DE 44 05 701 A1 . Das bekannte magnetische Getriebe weist drei koaxial ineinander angeordnete Getriebeelemente auf, von denen zwei drehbar und eines feststehend ist. Ein inneres der drei Getriebeelemente ist zylindrisch, ein mittleres der Getriebeelemente ist rohrförmig und umschließt das innere Getriebeelement koaxial und ein äußeres der drei Getriebeelemente ist ebenfalls rohrförmig und umschließt die beiden anderen Getriebeelemente koaxial. Das innere Getriebeelement weist auf seiner Außenseite Permanentmagnete auf, die an einer Außenseite Magnetpole, und zwar abwechselnd Nord- und Südpole bilden. Das äußere Getriebeelement weist ebenfalls Permanentmagnete auf, die an einer Innenseite des äußeren Getriebeelements Magnetpole bilden, und zwar ebenfalls abwechselnd Nord- und Südpole. Das mittlere, rohrförmige Getriebeelement weist außen eine Verzahnung mit rechteckigem Querschnitt auf und ist an der Innenseite entweder glattwandig oder weist an der Innenseite ebenfalls eine Verzahnung mit rechteckigem Querschnitt mit einer anderen Zähnezahl als außen auf. Das mittlere Getriebeelement besteht aus einem magnetischen Leiter, seine Verzahnung/en bildet Polschuhe an der Außenseite und ggf. an der Innenseite des mittleren Getriebeelements, die mit den Magnetpolen des äußeren und ggf. des inneren Getriebeelements zusammenwirken. Als Polschuhe des mittleren Getriebeelements werden den Magnetpolen des äußeren Getriebeelements und – sofern das mittlere Getriebeelement auch an der Innenseite eine Verzahnung aufweist – deren den Magnetpolen des inneren Getriebeelements zugewandten Flächen bezeichnet, an denen magnetische Feldlinien ein- bzw. austreten. Das mittlere, aus magnetisch leitendem Material bestehende Getriebeelement des bekannten magnetischen Getriebes leitet magnetische Feldlinien von den Magnetpolen des inneren zu den Magnetpolen des äußeren Getriebeelements bzw. umgekehrt. Das mittlere Getriebeelement kann auch als Koppler aufgefasst werden. Bei einem Drehantrieb eines der drei Getriebeelemente drehen sich dessen Magnetfelder mit und versetzen ein anderes der drei Getriebeelemente in Drehung. Durch unterschiedlich viele Magnetpolpaare des inneren und des äußeren Getriebeelements ergibt sich eine Über- bzw. Untersetzung. A magnetic transmission is known from the published patent application DE 44 05 701 A1 , The known magnetic gear has three coaxially arranged one another gear elements, two of which is rotatable and one fixed. An inner one of the three gear elements is cylindrical, a middle one of the gear elements is tubular and surrounds the inner gear element coaxially, and an outer one of the three gear elements is also tubular and coaxially surrounds the other two gear elements. The inner gear member has on its outer side permanent magnets which form on one outer magnetic poles, namely alternately north and south poles. The outer gear element also has permanent magnets which form magnetic poles on an inner side of the outer gear element, and likewise alternately north and south poles. The middle, tubular transmission element has on the outside a toothing with a rectangular cross-section and is either smooth-walled on the inside or has on the inside also a toothing with a rectangular cross-section with a different number of teeth than outside. The middle gear element consists of a magnetic conductor, its teeth / en forms pole shoes on the outside and possibly on the inside of the central gear member, which cooperate with the magnetic poles of the outer and possibly the inner gear member. As polepieces of the middle gear element are the magnetic poles of the outer gear member and - if the middle gear member also on the inside has a toothing - the magnetic poles of the inner gear member facing surfaces referred to which magnetic field lines on or emerge. The middle, consisting of magnetically conductive material transmission element of the known magnetic transmission conducts magnetic field lines from the magnetic poles of the inner to the magnetic poles of the outer gear member and vice versa. The middle gear element can also be understood as a coupler. In a rotary drive of one of the three gear elements whose magnetic fields rotate with and put another of the three gear elements in rotation. By different numbers of magnetic pole pairs of the inner and the outer gear member results in a transfer or reduction.
Ein weiteres magnetisches Getriebe mit ähnlichem Aufbau offenbart die Offenlegungsschrift DE 10 2012 101 918 A1 . Auch bei diesem magnetischen Getriebe sind drei Getriebeelemente koaxial ineinander angeordnet, von denen zwei drehbar und eines feststehend ist. Die beiden äußeren Getriebeelemente sind rohrförmig, das innere kann ebenfalls rohrförmig oder zylindrisch sein. Ein äußeres und ein inneres der drei Getriebeelemente weisen Permanentmagnete mit Magnetpolen beim äußeren Getriebeelement an der Innenseite und beim inneren Getriebeelement an der Außenseite auf, wobei sich auch hier Nord- und Südpole abwechseln. Das mittlere, rohrförmige Getriebeelement bildet einen Koppler, es weist magnetische Leiter auf, deren Polschuhe innen und außen den Magnetpolen des inneren- und des äußeren Getriebeelements zugewandt sind, so dass die magnetischen Leiter des Kopplers magnetische Feldlinien der Permanentmagnete vom inneren- zum äußeren Getriebeelement und umgekehrt leiten. Auch hier bewirkt ein Drehantrieb eines der drei Getriebeelemente eine Drehung der Magnetfelder und einen Drehantrieb des anderen drehbaren Getriebeelements, wobei verschieden viele Magnetpole des inneren- und des äußeren Getriebeelements eine Über- oder Untersetzung bewirken. Zur Verringerung einer Welligkeit weisen die Magnetpole und die magnetischen Leiter auf einer axialen Länge der Getriebeelemente einen Versatz in Umfangsrichtung auf. Mit Welligkeit ist eine Momentenübertragung von einem angetriebenen zu einem anderen Getriebeelement gemeint, die abhängig von einer Winkelstellung der drei Getriebeelemente ist. Die Offenlegungsschrift sieht es als notwendig an, dass die Magnetpole und Polschuhe der magnetischen Leiter von mindestens zwei der drei Getriebeelemente einen Versatz in Umfangsrichtung aufweisen, um die Welligkeit zu verkleinern, d.h. es weisen entweder die Magnetpole der beiden Permanentmagnete aufweisenden Getriebeelemente einen Versatz in Umfangsrichtung über die axiale Länge der Getriebeelemente oder die Magnetpole eines der beiden Permanentmagnete aufweisenden Elemente und die Polschuhe der magnetischen Leiter einen Versatz in Umfangsrichtung über die Länge der Getriebeelemente auf, wobei der Versatz der Magnetpole und der Polschuhe der magnetischen Leiter verschieden ist. Another magnetic transmission of similar construction disclosed in the published patent application DE 10 2012 101 918 A1 , Also in this magnetic gear three gear elements are arranged coaxially with each other, of which two are rotatable and one fixed. The two outer gear elements are tubular, the inner can also be tubular or cylindrical. An outer and an inner of the three gear elements have permanent magnets with magnetic poles on the outer gear member on the inside and the inner gear member on the outside, with alternating north and south poles here as well. The middle, tubular gear member forms a coupler, it has magnetic conductors whose pole shoes inside and outside the magnetic poles of the inner and the outer gear member facing, so that the magnetic conductors of the coupler magnetic field lines of the permanent magnets from the inner to the outer gear member and lead in reverse. Here too, a rotary drive of one of the three gear elements causes a rotation of the magnetic fields and a rotary drive of the other rotatable gear element, wherein different numbers of magnetic poles of the inner and the outer gear element cause an over- or reduction. To reduce a ripple, the magnetic poles and the magnetic conductors have an offset in the circumferential direction over an axial length of the gear elements. By ripple is meant a torque transmission from one driven to another transmission element, which is dependent on an angular position of the three transmission elements. The patent publication considers it necessary for the magnetic poles and pole pieces of the magnetic conductors of at least two of the three gear elements to be offset in the circumferential direction in order to reduce the ripple, ie either the magnetic poles of the two permanent magnet gear elements have an offset in the circumferential direction the axial length of the gear elements or the magnetic poles of one of the two permanent magnet having elements and the pole pieces of the magnetic conductor on a displacement in the circumferential direction over the length of the gear elements, wherein the offset of the magnetic poles and the pole pieces of the magnetic conductors is different.
Aufgabe der Erfindung ist ein magnetisches Getriebe mit verringerter Welligkeit und verringertem Herstellungsaufwand. The object of the invention is a magnetic transmission with reduced ripple and reduced manufacturing costs.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße magnetische Getriebe weist drei Getriebeelemente auf, von denen mindestens zwei drehbar sind und von denen zwei Magnetpolpaare und eines magnetische Leiter aufweist, die von den Magnetpolen des einen Getriebeelements zu den Magnetpolen des anderen Getriebeelements führen. Polschuhe der magnetischen Leiter, also die Flächen der magnetischen Leiter, an denen magnetische Feldlinien ein- oder austreten, sind den Magnetpolen der beiden Magnetpolpaare aufweisenden Getriebeelemente zugewandt, so dass die magnetischen Leiter magnetische Feldlinien zwischen den Magnetpolen der beiden Magnetpolpaare aufweisenden Getriebeelemente leiten. Das die magnetischen Leiter aufweisende Getriebeelement kann deswegen auch als Koppler aufgefasst werden. Die beiden Magnetpolpaare aufweisenden Getriebeelemente können einen oder mehrere Permanentmagnete oder Elektromagnete aufweisen. Insbesondere für ein feststehendes Getriebeelement sind Elektromagnete möglich, weil keine Stromzuführung zu einem drehenden Bauteil erforderlich ist. Elektromagnete sind allerdings auch an drehenden Getriebeelementen möglich. Durch einen Drehantrieb eines der Getriebeelemente werden ihm zugeordnete Magnetfelder in Drehung versetzt und bewirken einen Drehantrieb eines anderen drehbaren Getriebeelements. Grundsätzlich können alle drei Getriebeelemente drehbar sein, normalerweise ist ein Getriebeelement drehfest und die beiden anderen sind drehbar. This object is solved by the features of claim 1. The magnetic transmission according to the invention comprises three gear elements, of which at least two are rotatable and of which two magnetic pole pairs and a magnetic conductor, which lead from the magnetic poles of the one gear element to the magnetic poles of the other gear element. Pole shoes of the magnetic conductors, that is, the surfaces of the magnetic conductors to which magnetic field lines enter or exit, face the magnetic poles of the two magnetic pole pairs having gear elements, so that the magnetic conductors magnetic field lines conduct between the magnetic poles of the two magnetic pole pairs having transmission elements. The transmission element comprising the magnetic conductors can therefore also be regarded as a coupler. The two magnetic pole pairs having gear elements may have one or more permanent magnets or electromagnets. In particular, for a fixed gear element electromagnets are possible because no power supply to a rotating component is required. However, electromagnets are also possible on rotating gear elements. By means of a rotary drive of one of the gear elements, magnetic fields assigned to it are set in rotation and cause a rotary drive of another rotatable gear element. In principle, all three gear elements can be rotatable, normally one gear element is rotationally fixed and the other two are rotatable.
Zur Verringerung einer Welligkeit bei einer Momentenübertragung zwischen den Getriebeelementen weisen erfindungsgemäß entweder die Magnetpole eines Getriebeelements oder Polschuhe der magnetischen Leiter einen Versatz in einer Umfangsrichtung über eine axiale Länge und/oder in radialer Richtung auf. Überraschend hat sich gezeigt, dass es nicht notwendig ist, dass mindestens die Magnetpole beider Getriebeelemente oder mindestens die Magnetpole eines Getriebeelements und die Polschuhe der magnetischen Leiter einen Versatz in einer Umfangrichtung über die axiale Länge der Getriebeelemente aufweisen müssen, um die Welligkeit zu verringern, sondern dass eine Verringerung der Welligkeit in gleichem Maße auch mit einem Versatz entweder nur der Magnetpole eines Getriebeelements oder der Polschuhe der magnetischen Leiter in der Umfangsrichtung erreichbar ist. Das erfindungsgemäße magnetische Getriebe lässt sich dadurch einfacher herstellen, weil nur bei einem der drei Getriebeelemente die Magnetpole oder Polschuhe der magnetischen Leiter einen Versatz in einer Umfangsrichtung über die axiale Länge oder in radialer Richtung des Getriebeelements notwendig ist. Bei den beiden anderen Getriebeelementen können die Magnetpole bzw. Polschuhe der magnetischen Leiter gerade, nämlich achsparallel, radial oder beispielsweise auf einer geraden Mantellinie bei beispielsweise kegelförmigen Getriebeelementen angeordnet sein, was preisgünstiger in der Herstellung ist. Die drei Getriebeelemente können koaxial ineinander angeordnet sein, wenn mindestens zwei der drei Getriebeelemente rohrförmig sind. Eine andere Anordnungsmöglichkeit sind drei axial nebeneinander angeordnete Getriebeelemente, wobei die Magnetpole und Polschuhe der magnetischen Leiter sich dann an einander zugewandten Stirnflächen der Getriebeelemente befinden. Auch Mischformen, beispielsweise kegel- und hohlkegelförmige Getriebeelemente sind möglich. Weil die magnetischen Leiter grundsätzlich einen beliebigen Verlauf aufweisen können ist auch eine an sich beliebige Anordnung der beiden Magnetpolpaare aufweisenden Getriebeelemente mit Abstand voneinander und mit einem Winkelversatz und/oder einem Radialversatz möglich, wenn die magnetischen Leiter feststehend angeordnet sind. Die Polschuhe der magnetischen Leiter sind mit Unterbrechungen über den gesamten Umfang den Magnetpolen der beiden anderen Getriebeelemente zugewandt und nicht nur an einer Umfangsstelle bzw. einem kurzen Umfangsabschnitt von weniger als 180° oder weniger als 90°. In order to reduce waviness during a torque transmission between the gear elements, according to the invention, either the magnetic poles of a gear element or pole shoes of the magnetic conductors have an offset in a circumferential direction over an axial length and / or in the radial direction. Surprisingly, it has been found that it is not necessary that at least the magnetic poles of both transmission elements or at least the magnetic poles of a transmission element and the pole pieces of the magnetic conductor must have an offset in a circumferential direction over the axial length of the transmission elements in order to reduce the waviness, but that a reduction in the ripple can be achieved to the same extent even with an offset of either only the magnetic poles of a transmission element or the pole pieces of the magnetic conductors in the circumferential direction. The magnetic transmission according to the invention can be made easier because only in one of the three transmission elements, the magnetic poles or pole pieces of the magnetic conductor is an offset in a circumferential direction over the axial length or in the radial direction of the transmission element is necessary. In the two other transmission elements, the magnetic poles or pole pieces of the magnetic conductor can be arranged straight, namely axially parallel, radially or, for example, on a straight generatrix in, for example, conical gear elements, which is less expensive to manufacture. The three gear elements can be arranged coaxially with each other when at least two of the three gear elements are tubular. Another possible arrangement are three axially juxtaposed gear elements, wherein the magnetic poles and pole pieces of the magnetic conductors are then located on mutually facing end faces of the transmission elements. Mixed forms, such as conical and hollow cone-shaped gear elements are possible. Because the magnetic conductors can basically have any desired course, a transmission arrangement which has any desired arrangement of the two pairs of magnetic pole pairs is possible with spacing from one another and with an angular offset and / or a radial offset when the magnetic conductors are arranged in a stationary manner. The pole pieces of the magnetic conductors face the magnetic poles of the other two gear members intermittently over the entire circumference, and not only at a peripheral point or a short peripheral portion of less than 180 ° or less than 90 °.
Zur Erzielung einer Über- oder Untersetzung weisen bei einer Ausgestaltung der Erfindung die beiden Magnetpole aufweisenden Getriebeelemente unterschiedlich viele Magnetpole auf. Bei gleich vielen Magnetpolen wäre ein Übersetzungsverhältnis 1 und das Getriebe eine magnetische Kupplung. In order to achieve a transmission or reduction, in one embodiment of the invention, the two magnetic poles having gear elements on different numbers of magnetic poles. With the same number of magnetic poles, a gear ratio would be 1 and the gear would be a magnetic clutch.
Zur einer Minimierung der Welligkeit der Momentübertragung von einem auf ein anderes Getriebeelement sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung einen Versatz der Magnetpole oder Polschuhe der magnetischen Leiter in der Umfangsrichtung um 360° geteilt durch die Anzahl der magnetischen Leiter über die axiale Länge und/oder in radialer Richtung des Getriebeelements vor. Dabei muss der Versatz nicht gleichmäßig über die Länge oder in der radialen Richtung sein sondern es können nebeneinander befindliche Magnetpole oder Polschuhe der magnetischen Leiter einen größeren Versatz aufweisen. Insgesamt sollte sich der angegebene Versatz der Magnetpolpaare oder der Polschuhe der magnetischen Leiter ergeben. In order to minimize the ripple of momentum transfer from one to another gear member, a preferred embodiment of the invention provides for an offset of the magnetic poles or pole pieces of the magnetic conductors in the circumferential direction by 360 ° divided by the number of magnetic conductors over the axial length and / or in radial Direction of the transmission element. In this case, the offset does not have to be uniform over the length or in the radial direction, but adjacent magnetic poles or pole shoes of the magnetic conductors may have a larger offset. Overall, the specified offset of the Magnetpolpaare or the pole pieces of the magnetic conductor should result.
An einem Umfang eines Getriebeelements angeordnete Magnetpolpaare oder Polschuhe der magnetischen Leiter weisen bei einer Ausgestaltung der Erfindung einen schraubenlinienförmigen Verlauf, an einer Stirnfläche angeordnete Magnetpole oder Polschuhe der magnetischen Leiter einen schneckenlinienförmigen Verlauf auf. Kombinationen sind beispielsweise bei kegelförmigen- oder hohlkegelförmigen Getriebeelementen möglich. Anstelle eines kontinuierlichen Versatz mit Magnetpolpaaren oder Leitsegmenten, die in axialer oder in radialer Richtung und zusätzlich in Umfangsrichtung verlaufen, also schrauben- oder schneckenlinienförmig, ist der Versatz in der Umfangsrichtung auch diskret mit Scheiben bzw. in Schichten möglich, von denen benachbarte Scheiben bzw. Schichten einen kleinen Versatz zueinander aufweisen, so dass sich von einer ersten zu einer letzten Scheibe oder Schicht der gewünschte Versatz in Umfangsrichtung über die Länge bzw. in axialer Richtung ergibt. Als minimale Scheibenzahl werden 3 oder 4 Scheiben angesehen, wobei nur 2 Scheiben deswegen nicht von der Erfindung ausgeschlossen sein sollen. Nach oben ist die Anzahl der Scheiben oder Schichten beliebig. Je dünner die Scheiben oder Schichten sind und je höher ihre Anzahl ist, desto mehr nähert sich der Scheiben- oder Schichtaufbau einem kontinuierlichen Versatz. Magnet pole pairs or pole shoes of the magnetic conductors arranged on a circumference of a transmission element have, in one embodiment of the invention, a helical profile, magnetic poles or pole shoes of the magnetic conductors arranged on an end face have a spiral-line course. Combinations are possible, for example, with conical or hollow conical gear elements. Instead of a continuous offset with magnetic pole pairs or guide segments, which extend in the axial or radial direction and additionally in the circumferential direction, ie helical or helical, the offset in the circumferential direction is also possible discretely with discs or in layers, of which adjacent discs or Layers have a small offset from each other, so that results from a first to a last slice or layer of the desired offset in the circumferential direction over the length or in the axial direction. As a minimum number of discs 3 or 4 discs are considered, with only 2 discs should therefore not be excluded from the invention. Upwards, the number of slices or layers is arbitrary. The thinner the Slices or layers are and the higher their number, the more the slab or layer construction approaches a continuous offset.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zwei in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to two illustrated in the drawings embodiments. Show it:
1 eine perspektivische Funktionszeichnung eines magnetischen Getriebes gemäß der Erfindung mit ein Stück weit herausgezogenen Getriebeelementen; und 1 a perspective functional drawing of a magnetic transmission according to the invention with a piece pulled out gear elements; and
2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 2 a perspective view of a second embodiment of the invention.
Die Zeichnungen sind vereinfachte Darstellungen zum Verständnis und zur Erläuterung der Erfindung. The drawings are simplified illustrations for understanding and explanation of the invention.
Das in 1 gezeichnete erfindungsgemäße magnetische Getriebe 1 weist drei Getriebeelemente 2, 3, 4 auf, von denen mindestens zwei drehbar sind. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind zwei Getriebeelemente 2, 3 drehbar und ein Getriebeelement 4 ist feststehend. Ein erstes Getriebeelement 2 weist eine drehbar gelagerte Welle 5 auf, an deren Umfang zwei halbzylinderschalenförmige Permanentmagnete 6 angebracht sind. Halbzylinderförmige Außenflächen der Permanentmagnete 6 bilden Magnetpole n, s des ersten Getriebeelements 2. Die Welle 5 besteht aus einem magnetisch leitenden Material und bildet ein magnetisches Joch. This in 1 drawn magnetic transmission according to the invention 1 has three gear elements 2 . 3 . 4 on, of which at least two are rotatable. In the illustrated embodiment, two transmission elements 2 . 3 rotatable and a transmission element 4 is fixed. A first transmission element 2 has a rotatably mounted shaft 5 on, at the periphery of two semi-cylindrical shell-shaped permanent magnets 6 are attached. Semicylindrical outer surfaces of the permanent magnets 6 form magnetic poles, s of the first transmission element 2 , The wave 5 consists of a magnetically conductive material and forms a magnetic yoke.
Ein zweites Getriebeelement 3 ist zylinderrohrförmig und umschließt das erste Getriebeelement 2 koaxial und ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls drehbar. Das zweite Getriebeelement 3 weist streifenförmige magnetische Leiter 7 auf, die sich wendelförmig sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Umfangsrichtung erstrecken. Innenflächen und Außenflächen der magnetischen Leiter 7 bilden Polschuhe 8, an denen magnetische Feldlinien ein- bzw. austreten. Zwischen den magnetischen Leitern 7 sind ebenfalls streifenförmige magnetische Isolatoren 9 mit keilförmigen Querschnitt angeordnet, die die magnetischen Leiter 7 zu dem rohrförmigen Getriebeelement 3 verbinden. Für die grundsätzliche Funktion des magnetischen Getriebes 1 sind die Isolatoren 9 zwischen den magnetischen Leitern 7 nicht von Bedeutung, das magnetische Getriebe 1 funktioniert auch ohne die Isolatoren 9 mit Luftspalten zwischen den magnetischen Leitern 7. Durch die Wendelform weisen die magnetischen Leiter 7 auf einer axialen Länge des Getriebeelements 3 einen Versatz in einer Umfangsrichtung auf. Anstelle durchgehender magnetischer Leiter 7 können auch scheibenförmige magnetische Leiter vergleichbar Transformatorblechen Verwendung finden, die jeweils von einem zum nächsten etwas in Umfangsrichtung versetzt sind, so dass sich auf der axialen Länge des Getriebeelements 3 derselbe Versatz in der Umfangsrichtung ergibt wie mit den wendelförmigen magnetischen Leitern 7. A second transmission element 3 is cylindrical tube-shaped and encloses the first transmission element 2 coaxial and is also rotatable in the embodiment. The second transmission element 3 has strip-shaped magnetic conductors 7 which extend helically both in a longitudinal direction and in a circumferential direction. Inner surfaces and outer surfaces of the magnetic conductors 7 form pole shoes 8th where magnetic field lines enter and exit. Between the magnetic conductors 7 are also strip-shaped magnetic insulators 9 arranged with wedge-shaped cross-section, which is the magnetic conductor 7 to the tubular transmission element 3 connect. For the basic function of the magnetic gear 1 are the insulators 9 between the magnetic conductors 7 not important, the magnetic gear 1 works without the insulators 9 with air gaps between the magnetic conductors 7 , Due to the helical shape, the magnetic conductors 7 on an axial length of the transmission element 3 an offset in a circumferential direction. Instead of continuous magnetic conductor 7 can also disc-shaped magnetic conductors comparable transformer sheets are used, which are each offset from one to the next slightly in the circumferential direction, so that on the axial length of the transmission element 3 the same offset in the circumferential direction results as with the helical magnetic conductors 7 ,
Ein drittes Getriebeelement 4 ist ebenfalls rohförmig und umschließt die beiden anderen Getriebeelemente 2, 3 koaxial. Im Ausführungsbeispiel ist das dritte Getriebeelement 4 feststehend. Es weist eine zylinderrohrförmige Hülse 10 aus einem magnetisch leitenden Material auf, an dessen Innenseite streifenförmige, gerade und achsparallel angeordnete Permanentmagnete 11 angeordnet sind. Innenseiten der Permanentmagnete 11 bilden Magnetpole N, S mit jeweils wechselnder Polarität. Die Hülse 10 aus dem magnetisch leitenden Material bildet ein magnetisches Joch. Die Polschuhe 8 an den Innenseiten der magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 sind den Magnetpolen n, s der Permanentmagnete 6 des ersten Getriebeelements 2 zugewandt und die Polschuhe 8 an den Außenseiten der magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 sind den Magnetpolen N, S der Permanentmagnete 11 des dritten Getriebeelements 7 zugewandt. Die Permanentmagnete 6, 11 des ersten und des dritten Getriebeelements 2, 4, die magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3, und die Welle 5 und die Hülse 10 des ersten und des dritten Getriebeelements 2, 4, die aus magnetisch leitendem Material bestehen und magnetische Joche bilden, bilden Magnetkreise, deren Feldlinien von den Magnetpolen n, s; N, S durch die magnetischen Leiter 7 durchgehen und von der Welle 5 und der Hülse 10, innen und außen geschlossen werden. Unterbrochen sind die Magnetkreise nur von Luftspalten zwischen den Getriebeelementen 2, 3, 4. Ein Drehantrieb der Welle 5 des ersten Getriebeelements 2 bewirkt eine Drehung der Magnetkreise oder jedenfalls eine Bewegung in der Magnetkreise in einer Umfangs- und Drehrichtung, die ein Moment auf die magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 bewirkt, das das zweite Getriebeelement 3 drehend antreibt. Eine Getriebeübersetzung ist abhängig von der Anzahl der Magnetpolpaare n, s, N, S des ersten und des dritten Getriebeelements 2, 4 und der Anzahl der magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3. Im Ausführungsbeispiel weist das erste Getriebeelement 2 ein Magnetpolpaar n, s, das zweite Getriebeelement 3 neun magnetische Leiter 7 und das dritte Getriebeelement 4 acht Magnetpolpaare N, S auf. Grundsätzlich ist ein Drehantrieb und ein Abtrieb an jedem der drei Getriebeelemente 2, 3, 4 möglich, das weder angetriebene noch abtreibende Getriebeelement 2, 3, 4 wird drehfest gehalten. Das zweite Getriebeelement 3 kann auch als magnetischer Koppler aufgefasst werden. Zur Veranschaulichung ist in 1 das zweite Getriebeelement 3 axial ein Stück weit aus dem dritten Getriebeelement 4 und das erste Getriebeelement 2 noch ein Stück weiter als das zweite Getriebeelement 3 aus dem dritten Getriebeelement 4 herausgezogen gezeichnet. A third gear element 4 is also raw and encloses the two other gear elements 2 . 3 coaxial. In the embodiment, the third transmission element 4 fixed. It has a cylindrical tube-shaped sleeve 10 of a magnetically conductive material, on the inside of which strip-shaped, straight and axially parallel arranged permanent magnets 11 are arranged. Inner sides of the permanent magnets 11 form magnetic poles N, S, each with alternating polarity. The sleeve 10 from the magnetically conductive material forms a magnetic yoke. The pole shoes 8th on the insides of the magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 are the magnetic poles n, s of the permanent magnets 6 of the first transmission element 2 facing and the pole shoes 8th on the outsides of the magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 are the magnetic poles N, S of the permanent magnets 11 of the third transmission element 7 facing. The permanent magnets 6 . 11 the first and the third gear element 2 . 4 , the magnetic conductor 7 of the second transmission element 3 , and the wave 5 and the sleeve 10 the first and the third gear element 2 . 4 , which consist of magnetically conductive material and form magnetic yokes, forming magnetic circuits whose field lines from the magnetic poles n, s; N, S through the magnetic conductors 7 go through and from the wave 5 and the sleeve 10 to be closed inside and out. The magnetic circuits are only interrupted by air gaps between the gear elements 2 . 3 . 4 , A rotary drive of the shaft 5 of the first transmission element 2 causes a rotation of the magnetic circuits or at least a movement in the magnetic circuits in a circumferential and rotational direction, the moment on the magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 causes the second transmission element 3 rotating drives. A gear ratio is dependent on the number of Magnetpolpaare n, s, N, S of the first and third gear element 2 . 4 and the number of magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 , In the exemplary embodiment, the first transmission element 2 a magnetic pole pair n, s, the second transmission element 3 nine magnetic conductors 7 and the third transmission element 4 eight magnetic pole pairs N, S on. Basically, a rotary drive and an output on each of the three transmission elements 2 . 3 . 4 possible that neither driven nor abortive gear element 2 . 3 . 4 is held against rotation. The second transmission element 3 can also be understood as a magnetic coupler. By way of illustration is in 1 the second transmission element 3 axially some distance from the third gear element 4 and the first transmission element 2 a little further than that second transmission element 3 from the third gear element 4 drawn drawn out.
Die Wendelform der magnetischen Leiter 7 verringert eine Welligkeit eines zwischen den Getriebeelementen 2, 3, 4 übertragenen Drehmoments und erhöht eine Laufruhe des magnetischen Getriebes 1. Ein Versatz der magnetischen Leiter 7 in der Umfangsrichtung auf der axialen Länge des zweiten Getriebeelements 3 beträgt 360° geteilt durch die Anzahl der magnetischen Leiter 7, im Ausführungsbeispiel also 40°, oder ein ganzzahliges Vielfaches davon. Anstelle der magnetischen Leiter 7 können auch die Permanentmagnete 6, 11 entweder des ersten oder des dritten Getriebeelements 2, 4 wendelförmig verlaufen, d.h. einen Versatz in Umfangsrichtung auf der axialen Länge der Getriebeelemente 2, 4 aufweisen (nicht gezeichnet). In diesem Fall sind die magnetischen Leiter 7 gerade und verlaufen achsparallel. Auch dadurch wird die Welligkeit der Momentenübertragung verringert und ein Rundlauf des magnetischen Getriebes 1 verbessert. The helical shape of the magnetic conductors 7 reduces ripple one between the gear elements 2 . 3 . 4 transmitted torque and increases smoothness of the magnetic transmission 1 , An offset of the magnetic conductors 7 in the circumferential direction on the axial length of the second gear member 3 is 360 ° divided by the number of magnetic conductors 7 In the exemplary embodiment, therefore, 40 °, or an integral multiple thereof. Instead of the magnetic conductor 7 can also use the permanent magnets 6 . 11 either the first or the third gear element 2 . 4 helical, ie an offset in the circumferential direction on the axial length of the gear elements 2 . 4 have (not shown). In this case, the magnetic conductors 7 straight and parallel to the axis. This also reduces the waviness of the torque transmission and concentricity of the magnetic transmission 1 improved.
Mit 1 übereinstimmende Bauteile werden bei der nachfolgenden Beschreibung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels eines zweiten erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes 1 mit gleichen Bezugszahlen versehen. Im Unterschied zu 1 sind bei dem in 2 gezeichneten magnetischen Getriebe 1 die drei Getriebeelemente 2, 3, 4 nicht koaxial ineinander sondern axial hintereinander angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel die Achse zudem gebogen oder abgewinkelt verläuft, so dass das erste und das dritte Getriebeelement 2, 4 in einem Winkelversatz zueinander aufweisen. Beim magnetischen Getriebe 1 aus 2 weisen das erste und das dritte Getriebeelement 2, 4 einen Winkelversatz auf, das magnetische Getriebe 1 ist ein Winkelgetriebe. Möglich ist auch ein Radialversatz zusätzlich zum oder ohne einen Winkelversatz oder auch eine Anordnung des ersten und des dritten Getriebeelements 2, 4 ohne Versatz (nicht dargestellt). With 1 Matching components are used in the following description of the in 2 illustrated embodiment of a second magnetic transmission according to the invention 1 provided with the same reference numbers. In contrast to 1 are at the in 2 drawn magnetic gear 1 the three gear elements 2 . 3 . 4 not coaxial with each other but arranged axially one behind the other, wherein in the exemplary embodiment, the axis also bent or angled runs, so that the first and the third gear element 2 . 4 in an angular offset from one another. With the magnetic gear 1 out 2 have the first and the third gear element 2 . 4 an angular offset, the magnetic gear 1 is an angle gear. Also possible is a radial offset in addition to or without an angular offset or an arrangement of the first and the third gear element 2 . 4 without offset (not shown).
Das erste Getriebeelement 2 ist zylindrisch und weist zwei halbzylinderförmige Permanentmagnete 6 auf, deren dem zweiten Getriebeelement 3 zugewandte halbkreisförmige Stirnflächen zwei halbkreisförmige Magnetpole n, s bzw. ein Magnetpolpaar bilden. Auf einer dem zweiten Getriebeelement 3 abgewandten Seite der Permanentmagnete 6 weist das erste Getriebeelement 2 ein zylindrisches Joch 12 aus einem magnetisch leitenden Material auf. Das Joch 12 ist mit axialen Abstand von den Permanentmagneten 6 gezeichnet, damit die beiden Permanentmagnete 6 sichtbar sind. Tatsächlich liegt das Joch 12 an den Permanentmagneten 6 an. The first transmission element 2 is cylindrical and has two semi-cylindrical permanent magnets 6 on, whose the second transmission element 3 facing semicircular faces two semicircular magnetic poles n, s and form a magnetic pole pair. On a second transmission element 3 opposite side of the permanent magnets 6 has the first transmission element 2 a cylindrical yoke 12 made of a magnetically conductive material. The yoke 12 is at an axial distance from the permanent magnets 6 drawn so that the two permanent magnets 6 are visible. In fact, the yoke lies 12 at the permanent magnets 6 at.
Mit engem Luftspalt schließt sich das zweite Getriebeelement 3 axial an das erste Getriebeelement 2 an. Gezeichnet sind das erste und das zweite Getriebeelement 2, 3 mit einem vielfach größeren Axialabstand um eine dem ersten Getriebeelement 2 zugewandte Stirnseite des zweiten Getriebeelements 3 wenigstens teilweise zu zeigen. Das zweite Getriebeelement 3 kann als magnetischer Koppler aufgefasst werden, es weist im gezeichneten Ausführungsbeispiel neun magnetische Leiter 7 auf, die sich achsparallel von einem zu einem anderen Stirnende des zweiten Getriebeelements 3 erstrecken und die gleichmäßig über einen Umfang des zweiten Getriebeelements 3 angeordnet sind. Stirnflächen an beiden Enden der magnetischen Leiter 7 bilden Polschuhe 8, die den Stirnflächen des ersten und des zweiten Getriebeelements 2, 4 und deren Magnetpolen n, s, N, S zugewandt sind und an denen magnetische Feldlinien der Permanentmagnete 6, 11 des ersten und des zweiten Getriebeelements 2, 4 in die magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 ein- bzw. austreten. Zwischen den magnetischen Leitern 7 sind streifenförmige magnetische Isolatoren 9 angeordnet. In Längsrichtung verläuft das zweite Getriebeelement 3 mit den streifenförmigen magnetischen Leitern 7 bogenförmig, so dass die beiden Stirnflächen mit den Polschuhen 8 nicht parallel sondern in einem Winkel zueinander stehen, der dem Winkelversatz des ersten und des zweiten Getriebeelements 2, 4 entspricht. With a narrow air gap, the second transmission element closes 3 axially to the first transmission element 2 at. Drawn are the first and the second gear element 2 . 3 with a much larger axial distance around a the first transmission element 2 facing end face of the second transmission element 3 at least partially show. The second transmission element 3 can be considered as a magnetic coupler, it has nine magnetic conductors in the illustrated embodiment 7 on, which is axially parallel from one to another front end of the second gear member 3 extend and the uniform over a circumference of the second transmission element 3 are arranged. End faces at both ends of the magnetic conductors 7 form pole shoes 8th facing the end faces of the first and second transmission element 2 . 4 and whose magnetic poles n, s, N, S are facing and at which magnetic field lines of the permanent magnets 6 . 11 the first and the second gear element 2 . 4 in the magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 enter or exit. Between the magnetic conductors 7 are strip-shaped magnetic insulators 9 arranged. In the longitudinal direction, the second transmission element extends 3 with the strip-shaped magnetic conductors 7 arcuate, leaving the two end faces with the pole pieces 8th not parallel but at an angle to each other, the angular displacement of the first and second gear element 2 . 4 equivalent.
Ebenfalls mit einem engen Luftspalt schließt sich das dritte Getriebeelement 4 axial an das dem ersten Getriebeelement 2 abgewandte Stirnende des zweiten Getriebeelements 3 an. Das dritte Getriebeelement 4 weist Permanentmagnete 11 auf, die gleichmäßig über einen Umfang verteilt angeordnet sind. Dem zweiten Getriebeelement 3 zugewandte Stirnflächen der Permanentmagnete 11 bilden Magnetpole N, S mit abwechselnder Polarität. An einer dem zweiten Getriebeelement abgewandten Stirnseite weist das dritte Getriebeelement 4 ein zylindrisches magnetisches Joch 13 auf. In der Zeichnung ist ein Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Getriebeelement 3, 4 ein Vielfaches zu groß gezeichnet um eine dem zweiten Getriebeelement 3 zugewandte Stirnfläche des dritten Getriebeelements 4 mit Magnetpolen N; S zumindest teilweise zu zeigen. Wie zu sehen verlaufen die Magnetpole N, S des dritten Getriebeelements 4 nicht radial sondern in einem Winkel schief zu radialen Richtungen in Sehnenrichtungen, was näherungsweise als auch schneckenlinienförmig aufgefasst werden kann. Die Magnetpole N; S des dritten Getriebeelements 4 weisen eine radial von innen nach außen oder umgekehrt einen Versatz in Umfangsrichtung auf. Die Polschuhe 8 der magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 und die Magnetpole n, s des ersten Getriebeelements 2 weisen keinen solchen Versatz in Umfangsrichtung auf, sondern verlaufen radial. Der Versatz der Magnetpole N, S des dritten Getriebeelements 4 verkleinert eine Welligkeit einer Momentenübertragung zwischen den Getriebeelementen 2, 3, 4 und sorgt für einen ruhigen Getriebelauf. Die Verringerung der Welligkeit lässt sich ebenso erreichen wenn anstelle der Magnetpole N, S des dritten Getriebeelements 4 entweder die Magnetpole n, s des ersten Getriebeelements 2 oder die Polschuhe 8 der magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 nicht radial verlaufen sondern radial von innen nach außen bzw. umgekehrt einen Versatz in Umfangsrichtung aufweisen. Also with a narrow air gap, the third transmission element closes 4 axially to the first transmission element 2 remote from the front end of the second gear element 3 at. The third transmission element 4 has permanent magnets 11 on, which are distributed uniformly over a circumference. The second transmission element 3 facing end faces of the permanent magnets 11 form magnetic poles N, S with alternating polarity. On a side facing away from the second transmission element end face, the third transmission element 4 a cylindrical magnetic yoke 13 on. In the drawing, a distance between the second and the third gear element 3 . 4 a multiple too large drawn around a second gear element 3 facing end face of the third gear element 4 with magnetic poles N; S at least partially show. As can be seen, the magnetic poles N, S of the third gear element run 4 not radially but at an angle oblique to radial directions in chordwise directions, which can be approximated as well as helical. The magnetic poles N; S of the third transmission element 4 have a radially from inside to outside or vice versa offset in the circumferential direction. The pole shoes 8th the magnetic conductor 7 of the second transmission element 3 and the magnetic poles n, s of the first transmission element 2 have no such offset in the circumferential direction, but run radially. The offset of the magnetic poles N, S of the third transmission element 4 reduces ripple torque transmission between the transmission elements 2 . 3 . 4 and cares for a quiet transmission run. The reduction of the ripple can also be achieved if instead of the magnetic poles N, S of the third transmission element 4 either the magnetic poles n, s of the first transmission element 2 or the pole shoes 8th the magnetic conductor 7 of the second transmission element 3 not radially extending but radially from inside to outside or vice versa have an offset in the circumferential direction.
Magnetische Feldlinien der Permanentmagnete 6, 11 des ersten und des dritten Getriebeelements 2, 4 verlaufen durch die Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3 und werden in den Jochen 12, 13 zu Magnetkreisen geschlossen. Durch einen Drehantrieb eines beliebigen der drei Getriebeelemente 2, 3, 4 werden die Magnetfelder der Permanentmagnete 6, 11 des ersten und des zweiten Getriebeelements 2, 4 in Drehung versetzt und üben ein Moment auf die anderen Getriebeelemente 2, 3, 4 aus. Ein nicht angetriebenes der drei Getriebeelemente 2, 3, 4 ist bzw. wird drehfest gehalten und das verbleibende Getriebeelement 2, 3, 4 wird in Drehung versetzt. Ein Drehzahlverhältnis zwischen dem angetriebenen und dem abtreibenden Getriebeelement 2, 3, 4 ergibt sich durch die Anzahl der Magnetpolpaare n, s, N, S des ersten und des dritten Getriebeelements 2, 4 und die Anzahl der magnetischen Leiter 7 des zweiten Getriebeelements 3. Die Anzahl von einem Magnetpolpaar n, s des ersten Getriebeelements 2, acht Magnetpolpaaren N, S des dritten Getriebeelements 4 und neun magnetischen Leitern 7 des zweiten Getriebeelements 3 ist nicht zwingend für die Erfindung. Der Versatz der Magnetpole N, S des dritten Getriebeelements 4 von innen nach außen beträgt 360° geteilt durch die Anzahl der magnetischen Leiter 7, im Ausführungsbeispiel bei neun magnetischen Leitern 7 beträgt der Versatz der Magnetpole N, S in Umfangrichtung zwischen innen und außen also 40°. Ein kleinerer oder größerer Versatz ist möglich, der genannte Versatz bewirkt die kleinste Drehmomentenwelligkeit. Magnetic field lines of the permanent magnets 6 . 11 the first and the third gear element 2 . 4 run through the ladder 7 of the second transmission element 3 and become in the yokes 12 . 13 closed to magnetic circuits. By a rotary drive of any of the three transmission elements 2 . 3 . 4 become the magnetic fields of the permanent magnets 6 . 11 the first and the second gear element 2 . 4 set in rotation and exert a moment on the other gear elements 2 . 3 . 4 out. A non-driven of the three gear elements 2 . 3 . 4 is or is held against rotation and the remaining gear element 2 . 3 . 4 is set in rotation. A speed ratio between the driven and the driven gear element 2 . 3 . 4 results from the number of Magnetpolpaare n, s, N, S of the first and third gear element 2 . 4 and the number of magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 , The number of one magnetic pole pair n, s of the first transmission element 2 , eight magnetic pole pairs N, S of the third gear element 4 and nine magnetic conductors 7 of the second transmission element 3 is not mandatory for the invention. The offset of the magnetic poles N, S of the third transmission element 4 from inside to outside is 360 ° divided by the number of magnetic conductors 7 , in the embodiment at nine magnetic conductors 7 is the offset of the magnetic poles N, S in the circumferential direction between the inside and outside so 40 °. A smaller or larger offset is possible, said offset causes the smallest torque ripple.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 4405701 A1 [0002] DE 4405701 A1 [0002]
-
DE 102012101918 A1 [0003] DE 102012101918 A1 [0003]
