DE102018113950A1 - Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen - Google Patents

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Ralf Schwarz
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    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen (D) von einem Antrieb zu einem Abtrieb mittels einer magnetischen Kupplung (12), wobei die Kupplung (12) einen Antriebskupplungsteil (14) und einen Abtriebskupplungsteil (16) auf einer gemeinsamen Drehachse (18) aufweist, die durch einen Spalt (20) voneinander mechanisch entkoppelt sind, und wobei die beiden Kupplungsteile (14, 16) jeweils mindestens einen Permanentmagneten (24) aufweisen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jeweils der wenigstens eine Permanentmagnet (24) mit seiner Längsachse parallel zur Drehachse (18) ausgerichtet ist und im jeweiligen Kupplungsteil (14, 16) um diese Längsachse drehbar gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
  • Vorrichtungen zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen, die insbesondere als Magnetkupplungen ausgebildet sein können, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Sie übertragen die Drehmomente eines Antriebmotors mit Hilfe von Magnetkräften auf einen Rotor. Die Gegenüberstellung von Nord- und Südpol führt zu hohen Anziehungskräften zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb, so dass die Drehzahlen auf der Antriebs- und Abtriebsseite gleich sind. Die rotierenden Teile berühren sich nicht, wodurch ein verschleißfreier Antrieb ermöglicht ist. Im Allgemeinen kommen Magnetkupplungen überall dort zur Anwendung, wo eine absolute Trennung von Antrieb und Abtrieb vorliegen muss. Die Trennung kann im Spalt zwischen den Magnetfeldern mittels eines eingebauten Spalttopfs erfolgen.
  • Je nach Funktionsprinzip einer Magnetkupplung kann die Übertragung von Drehmomenten mittels einer Stirndrehkupplung oder einer Zentraldrehkupplung erfolgen. Bei Stirndrehkupplungen stehen sich auf der Antriebs- und Abtriebsseite Dauermagnete mit einer geraden Anzahl von Polen spiegelsymmetrisch gegenüber. In der EP 1 239 572 A1 ist beispielsweise eine magnetische Kupplung beschrieben, die zwei magnetische Kupplungsteile aufweist, die durch einen Spalt voneinander mechanisch entkoppelt sind. Bei den beiden magnetischen Kupplungsteilen handelt es sich um zwei segmentiert polarisierte Magnete, die jeweils an den stirnseitigen, zueinander weisenden Enden eines Antriebs und eines Abtriebs angebracht sind, die die Drehbewegung übertragen.
  • Bei Zentraldrehkupplungen sind die Antriebs- und Abtriebsseite um eine gemeinsame Rotationsachse drehverstellbar und können durch einen fixierten Spalttopf voneinander getrennt sein. Die Dauermagnete der Antriebs- und Abtriebsseite sind rotationssymmetrisch an einem äußeren und einem inneren Rotor zueinander angeordnet. Der Außenrotor ist auf der Innenseite und der Innenrotor auf der Außenseite mit Permanentmagneten bestückt. Die Magnete können freiliegend in Nuten eingeklebt sein. Je mehr Polpaare verbaut werden, desto steifer ist die Magnetkupplung. Entweder der innere oder der äußere Rotor sind antriebsseitig befestigt, wobei der jeweils andere Rotor abtriebseitig angeordnet ist.
  • Im Ruhezustand stehen sich die jeweiligen Nord- und Südpole des inneren und äußeren Rotors gegenüber und das Magnetfeld ist vollkommen symmetrisch. Durch Verdrehung der Rotoren werden die Magnetfeldlinien ausgelenkt. Dadurch sind die Drehmomente über den Spalttopf hindurch übertragbar. Es stellt sich dann ein synchroner Betrieb unter einem konstanten Verdrehspiel ein, da der abtriebseitige Rotor durch die Magnetkräfte von dem sich drehenden antriebseitigen Rotor synchron mitgenommen wird. Die beiden Rotoren haben die gleiche Rotationsgeschwindigkeit.
  • Bis zu einem maximalen Drehmoment ist die Drehbewegung 1:1 übertragbar. Bei Überlastungen erweist sich die effektive Kopplung der Magnete des Innenrotors mit denen des Außenrotors als problematisch, denn die Kopplung hängt in erheblichem Maße vom Verlauf der magnetischen Feldlinien ab. Übersteigt das zu übertragende Drehmoment einen Maximalwert (Abreißmoment), dann vergrößert sich auch der Verdrehwinkel zwischen den jeweiligen Achsen der Magnete des antriebseitigen Rotors und des abtriebseitigen Rotors. Dadurch fällt die Kupplung außer Tritt und sie rutscht durch. Das führt zu einer erheblichen Herabsetzung des Kopplungsgrades, bzw. der Drehmomentübertragung. Es ist auch möglich, dass der abtriebseitige Rotor stehen bleibt. In diesem Fall muss der Antriebsmotor abgestellt werden, da ein Hochlauf nur synchron möglich ist.
  • Solche Magnetkupplungen, wie sie prinzipiell aus der DE 10 2009 052 856 B3 bekannt sind, liegen beispielsweise oft bei Pumpen vor. Die im Pumpengehäuse drehbar gelagerte Rotorwelle fördert über ein Laufrad oder eine Spindel ein Fluid von einem Saugraum in einen Druckraum. Mit der Rotorwelle ist ein in einem Spalttopf angeordneter Rotor verbunden, der einen Innenmagnet trägt. Der Rotor ist über das magnetische Feld eines Außenmagnets in Drehung versetzbar.
  • In der DE 10 2014 224 151 A1 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen beschrieben, deren Innenrotor und Außenrotor zur magnetischen Kopplung unterschiedliche Magnetisierungstypen aufweisen.
  • Der Erfindung lieg die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art weiterzubilden, welche sich durch eine verbesserte Haltekraft und höhere Drehmomentübertragung auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
  • In bekannter Art und Weise umfasst eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen von einem Antrieb zu einem Abtrieb mittels einer magnetischen Kupplung, ein Antriebskupplungsteil und ein Abtriebskupplungsteil, die um eine gemeinsame Drehachse drehverstellbar sind und mittels eines Spaltes voneinander mechanisch entkoppelt sind. Die beiden Kupplungsteile weisen jeweils mindestens einen Permanentmagneten auf. Die magnetische Wechselwirkung der Permanentmagnete der jeweiligen Kupplungsteile ermöglicht, dass die Übertragung der Drehbewegungen vom Antriebskupplungsteil auf das Abtriebskupplungsteil berührungslos über den Spalt hinweg erfolgt.
  • Erfindungsgemäß ist der Permanentmagnet des jeweiligen Kupplungsteils mit seiner Längsachse parallel zur Drehachse ausgerichtet und im jeweiligen Kupplungsteil um diese Längsachse drehbar gelagert. Dadurch ist der Permanentmagnet frei um seine eigene Achse beweglich, da er weder durch Verklebung noch durch Verschraubung am jeweiligen Kupplungsteil angeordnet ist. Der drehbar gelagerte Permanentmagnet kann aufgrund einer Veränderung seiner Umgebung - beispielsweise bei einer Erhöhung des Verdrehwinkels zwischen dem Antriebskupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil, seine Orientierung verändern. Dadurch richten sich die von ihm erzeugten magnetischen Feldlinien neu aus. In vorteilhafter Weise führt die dynamische Veränderung des Magnetfelds des Permanentmagneten zu einer verbesserten Haltekraft zwischen dem Antriebskupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Permanentmagnet als ein über die Länge magnetisierter zylindrischer Stabmagnet ausgebildet. Zylindrische Stabmagnete zeichnen sich durch ihre universelle Einsetzbarkeit, einfache Handhabung und einfache Integration aus. Die Magnetachse des Permanentmagneten verläuft durch den Durchmesser, und die Pole liegen sich auf den Magnetflächen gegenüber.
  • Wenn sich der Verdrehwinkel zwischen dem Antriebskupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil beispielsweise durch eine Überlastung verändert, können die drehbar gelagerten, über die Länge magnetisierten Stabmagnete sich um ihre eigene Achse drehen, so dass die entgegengesetzten Pole einer Kopplung zueinander ausgerichtet bleiben, und eine verbesserte Haltekraft aufweisen, trotz des vergrößerten Abstands zwischen ihnen. In vorteilhafter Weise erhöht sich mittels der verbesserten Kopplung der Permanentmagnete die Haltekraft zwischen dem Antriebskupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil bei einer Überlastung, wodurch ein höheres Drehmoment vom Antrieb auf den Abtrieb übertragbar ist.
  • Eine Überlastung der Drehmomentübertragung kann zu einem Wechsel der Kopplung zwischen den jeweiligen Permanentmagneten des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungsteils führen. Durch den immer größer werdenden Verdrehwinkel zwischen dem Antriebkupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil bei einer Überlastung verlängern sich die Feldlinien der gekoppelten Permanentmagnete, wobei die ursprüngliche Kopplung der Permanentmagnete allmählich schwächer wird. Gleichzeitig geraten die jeweiligen Permanentmagnete des Antriebskopplungsteils allmählich in den Wirkungsbereich eines weiteren Permanentmagneten des Abtriebskopplungsteils, und umgekehrt. Der neue Wirkungsbereich wird bei zunehmendem Verdrehwinkel zwischen dem Antriebkupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil immer größer, so dass die ursprüngliche Kopplung der jeweiligen Permanentmagnete abreißt, und die jeweiligen Permanentmagnete sich im neuen Wirkungsbereich neu orientieren. Dabei richten sich die Pole der jeweils drehbar gelagerten Permanentmagnete des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungsteils neu aufeinander aus. So entsteht ein gleitender Wechsel der Kopplungen zwischen den Permanentmagneten des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungsteils. In vorteilhafter Weise verhindern die über die Länge magnetisierten Stabmagnete, dass die erfindungsgemäße Magnetkupplung bei Überlastung außer Tritt fällt und durchrutscht, wie es bei herkömmlichen Magnetkupplungen der Fall sein kann, und bei denen der Antriebsmotor dann abgestellt werden muss, um einen synchronen Hochlauf von Antrieb und Abtrieb zu ermöglichen.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Permanentmagnet als ein über die Länge magnetisierter Scheibenmagnet ausgebildet. Scheibenmagnete sind universell einsetzbar, einfach zu handhaben und sind einfach zu integrieren. Die Magnetachse eines über die Länge magnetisierten Permanentmagnets verläuft durch den Durchmesser, und die Pole liegen sich auf den Magnetflächen gegenüber.
  • Bei einer Überlastung der Magnetkupplung kann sich der Verdrehwinkel zwischen den jeweiligen Achsen der Permanentmagnete des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungsteils verändern. Die drehbar gelagerten über die Länge magnetisierten Scheibenmagnete können sich dieser Veränderung anpassen, indem sie sich um ihre eigene Achse drehen, so dass die entgegengesetzten Pole der gekoppelten Permanentmagnete zueinander ausgerichtet bleiben, obwohl sich der Abstand zwischen ihnen vergrößert. Das führt zu einer verbesserten Kopplung der Permanentmagnete über einen größeren Abstand, wodurch die Haltekraft zwischen dem Antriebskupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil bei einer Überlastung erheblich erhöht ist und ein höheres Drehmoment vom Antrieb auf den Abtrieb übertragbar ist.
  • Eine Überlastung der Drehmomentübertragung kann zu einem Wechsel der Kopplung zwischen den jeweiligen Permanentmagneten des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungsteils führen. Durch den immer größer werdenden Verdrehwinkel zwischen dem Antriebkupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil bei einer Überlastung verlängern sich die Feldlinien der gekoppelten Permanentmagnete, wobei die ursprüngliche Kopplung der Permanentmagnete allmählich schwächer wird und die Permanentmagnete des Antriebskopplungsteils allmählich in den Wirkungsbereich eines weiteren Permanentmagneten des Abtriebskopplungsteils geraten, und umgekehrt. Der neue Wirkungsbereich wird bei zunehmendem Verdrehwinkel zwischen dem Antriebkupplungsteil und dem Abtriebskupplungsteil immer größer, so dass die ursprüngliche Kopplung der jeweiligen Permanentmagnete abreißt, und die jeweiligen Permanentmagnete sich im neuen Wirkungsbereich neu orientieren. Dabei richten sich die Pole der jeweils drehbar gelagerten Permanentmagnete des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungteils neu aufeinander aus. So entsteht ein gleitender Wechsel der Kopplungen zwischen den Permanentmagneten des Antriebskupplungteils und des Abtriebskupplungsteils. In vorteilhafter Weise verhindern die über die Länge magnetisierten Scheibenmagnete, dass die erfindungsgemäße Magnetkupplung bei Überlastung außer Tritt fällt und durchrutscht, wie es bei herkömmlichen Magnetkupplungen der Fall sein kann, und bei denen der Antriebsmotor dann abgestellt werden muss, um einen synchronen Hochlauf von Antrieb und Abtrieb zu ermöglichen.
  • Bevorzugt weisen das Antriebskupplungsteil und das Abtriebskupplungsteil jeweils mindestens eine Sacklochbohrung zur Lagerung des wenigstens einen Permanentmagneten auf. In vorteilhafter Weise hat die Sacklochbohrung eine bestimmte Tiefe, so dass der Permanentmagnet in die Sacklochbohrung einführbar ist, ohne das jeweilige Kupplungsteil komplett zu durchdringen.
  • Vorzugweise weisen das Antriebskupplungsteil und das Abtriebskupplungsteil jeweils die gleiche Anzahl Permanentmagnete auf, wobei jedes Kupplungsteil wenigstens zwei Permanentmagnete aufweist. Je mehr Polpaare in der magnetischen Kupplung verbaut sind, desto steifer ist die Magnetkupplung.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind das Antriebskupplungsteil und das Abtriebskupplungsteil stirnseitig zueinander angeordnet, wobei die jeweiligen Permanentmagnete in einer Drehposition gegenüberliegend und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Permanentmagnete bevorzugt als über die Länge magnetisierte Scheibenmagnete ausgebildet. Es ist denkbar, dass die beiden Kupplungsteile an ihren stirnseitigen Enden zu Scheiben ausgebildet sind. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Drehbewegung bei sehr kleinem Bauraum übertragbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Antriebskupplungsteil und das Abtriebskupplungsteil radial zueinander angeordnet. Dabei weist das jeweils eine Kupplungsteil einen Innenrotor auf und das jeweils andere Kupplungsteil weist einen den Innenrotor umschließenden Außenrotor auf. In dieser Ausführungsform sind die jeweiligen Permanentmagnete des Innenrotors und des Außenrotors rotationssymmetrisch zueinander angeordnet. In vorteilhafter Weise ist die konzentrische Anordnung des Antriebskupplungsteil und des Abtriebskupplungsteil mechanisch besonders stabil und für den Dauereinsatz einer Magnetkupplung besonders gut geeignet.
  • Bevorzugt ist der Innenrotor drehfest mit dem Antriebskupplungsteil verbunden. Es ist denkbar, dass ein Antriebsmotor Drehbewegungen auf das Antriebskupplungsteil überträgt, wobei der Innenrotor in Drehbewegungen versetzbar ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Außenrotor drehfest mit dem Antriebskupplungsteil verbunden, wobei das Antriebskupplungsteil über einen Antriebsmotor in Drehbewegung versetzbar ist. Dadurch ist der mit dem Antriebskupplungsteil verbundene Außenrotor in Drehbewegung versetzbar.
  • Vorzugsweise weisen das Antriebskupplungsteil und/oder das Abtriebskupplungsteil ein Gehäuse auf. Dadurch ist eine vollständige Abgrenzung zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb der Magnetkupplung gewährleistet. Es ist denkbar, dass das Gehäuse aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, z.B. aus Kunststoff, gebildet ist, der eine möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die vollständige Verkapselung des Antriebs- und des Abtriebskupplungsteils gewährleistet in vorteilhafter Weise eine vollkommen dichte Trennung der Magnetkupplung und der Umgebung. Dadurch eignet sich die Magnetkupplung insbesondere für Spezialanwendungen, beispielsweise in der Meeresforschung, wo Kupplungen, Antriebe und /oder Pumpen bei Tiefseeanwendungen unter hohem Druck zuverlässig und verschleissfrei arbeiten müssen. Ferner sind Magnetkupplungen für Windkraftwerke, für Schiffantriebe oder in der chemischen Industrie, z.B. als Rührer, geeignet. Die hermetisch gekapselte Magnetkupplung ist dicht und braucht bei störungsfreiem Betrieb keine Wartung, wodurch geringe Stillstandzeiten ermöglicht sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausfü hrungsbeispielen.
  • In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
  • In der Zeichnung bedeutet:
    • 1 eine Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung von Drehbewegungen;
    • 2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Ausführungsform bei übersteigendem Maximalwert des Drehmoments; und
    • 3 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Ausführungsform bei Überlastung des Drehmoments.
  • Die 1 bis 3 zeigen in einer schematischen Darstellung eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen.
  • In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen dargestellt. Konkret ist eine Magnetkupplung 12, umfassend ein Antriebskupplungsteil 14 und ein Abtriebskupplungsteil 16 dargestellt, welche um eine gemeinsame Drehachse 18 drehverstellbar sind und mittels eines Spaltes 20 voneinander mechanisch entkoppelt sind. Die beiden Kupplungsteile 14, 16 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Vorliegend umschließt das Abtriebskupplungsteil 16 das Antriebskupplungsteil 14.
  • Beide Kupplungsteile 14, 16 weisen vorliegend jeweils sechs Sacklochbohrungen 22 auf, in denen jeweils ein Permanentmagnet 24 um die eigene Achse drehbar gelagert ist. Die Permanentmagnete 24 sind als über die Länge magnetisierte zylindrische Stabmagnete ausgebildet, deren Magnetachsen durch den Durchmesser der jeweiligen Permanentmagnete 24 verlaufen und parallel zur Drehachse 18 der Magnetkupplung 12 verlaufen. Der Nordpol N und der Südpol S der einzelnen Permanentmagnete liegen sich auf den jeweiligen Magnetflächen gegenüber.
  • Die jeweiligen Permanentmagnete 24 des Antriebskupplungsteils 14 und des Abtriebskupplungsteils 16 liegen sich rotationssymmetrisch gegenüber. Die Permanentmagnete 24 sind drehbar gelagert, wodurch sich die axial getrennten Pole N, S der gegenüberliegenden Permanentmagnete 24 dynamisch zueinander ausrichten können. Die sich gegenüberliegenden Permanentmagnete 24 sind miteinander gekoppelt, indem die Nordpole N des Antriebskupplungsteils 14 mit den Südpolen S des Abtriebkupplungsteils 16 zusammenwirken und umgekehrt. Die magnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten 24 der jeweiligen Kupplungsteile 14, 16 ermöglicht, dass die Übertragung der Drehbewegungen vom Antriebskupplungsteil 14 auf das Abtriebskupplungsteil 16 berührungslos über den Spalt 20 hinweg erfolgen kann. Die Drehbewegung ist 1:1 vom Antriebskupplungsteil 14 auf das Abtriebskupplungsteil 16 übertragbar.
  • 2 stellt die übertragene Drehbewegung D vom Antriebskupplungsteil 14 auf das Abtriebskupplungsteil 16 dar, wenn der Maximalwert des Drehmoments überstiegen ist. In dieser Situation ist die mechanische Bewegung des Antriebskupplungsteils 14 beispielsweise schneller als die des Abtriebskupplungsteils 16, und der Verdrehwinkel V der jeweils gekoppelten Permanentmagnete 24 des Antriebskupplungsteils 14 und des Abtriebskupplungsteils 16 vergrößert sich. Dadurch sind die gekoppelten Permanentmagnete 24 des Antriebskupplungsteils 14 und des Abtriebskupplungsteils 16 nicht mehr direkt gegenüber zueinander angeordnet, sondern rotatorisch zueinander versetzt.
  • In vorteilhafter Weise können die drehbar gelagerten Permanentmagnete sich um ihre eigene Achse drehen, so dass die entgegengesetzten Pole der gekoppelten Permanentmagnete zueinander ausgerichtet bleiben, trotz des sich vergrößernden Abstandes zwischen ihnen. Das ermöglicht, dass die Haltekraft der gekoppelten Permanentmagnete 24 über einen größeren Abstand erhalten bleibt. Über die verbesserte Kopplung der Permanentmagnete 24 bei einem größeren Verdrehwinkel V erhöht sich die Haltekraft zwischen dem Antriebskupplungsteil 14 und dem Abtriebskupplungsteil 16, wodurch ein höheres Drehmoment vom Antrieb auf den Abtrieb übertragbar ist, insbesondere bei einer Überlastung.
  • Der sich vergrößernde Verdrehwinkel V zwischen den gekoppelten Permanentmagneten 24 des Antriebskupplungsteils 14 und des Abtriebskupplungsteils 16 hat zur Folge, dass sich nun jedes Permanentmagnet 24 des Antriebskupplungsteils 14 allmählich in einen Wirkungsbereich eines zweiten Permanentmagneten 24 des Abtriebskupplungsteils 16 bewegt und umgekehrt. Dabei werden die Magnetfeldlinien der ursprünglich gekoppelten Permanentmagnete 24 allmählich länger und schwächer. Zusammen bewirken der sich verändernde Verdrehwinkel und die drehbar gelagerten Permanentmagnete 24, dass die Magnetfelder der Permanentmagnete 24 sich dynamisch verändern und die Magnetfeldlinien sich neu ausrichten. Dadurch ist eine allmähliche Umorientierung der Kopplung der Permanentmagnete 24 möglich.
  • 3 stellt dar wie eine Überlastung der Drehmomentübertragung D zu einem Wechsel der Kopplung zwischen den jeweiligen Permanentmagneten 24 des Antriebskupplungsteils 14 und des Abtriebskupplungsteils 16 führt. Die hier nicht dargestellten Feldlinien der gekoppelten Permanentmagnete 24 verlängern sich durch den immer größer werdenden Verdrehwinkel zwischen dem Antriebkupplungsteil 14 und dem Abtriebskupplungsteil 16. Die ursprüngliche Kopplung der Permanentmagnete 24 wird allmählich schwächer. Gleichzeitig kommen die gekoppelten Permanentmagnete 24 allmählich in den Wirkungsbereich eines zweiten Permanentmagneten 24. Der neue Wirkungsbereich wird bei zunehmendem Verdrehwinkel immer größer, so dass die ursprüngliche Kopplung abreißt, und die Permanentmagnete 24 sich neu orientieren. Dabei richten sich die Pole N, S der jeweils drehbar gelagerten Permanentmagnete 24 des Antriebskupplungsteils und des Abtriebskupplungteils neu aufeinander aus. So entsteht ein gleitender Wechsel der Kopplungen zwischen den Permanentmagneten 24 des Antriebskupplungteils 14 und des Abtriebskupplungsteils 16. In vorteilhafter Weise wird verhindert, dass die erfindungsgemäße Magnetkupplung 12 außer Tritt fällt und durchrutscht. Die Haltekraft der beiden Kupplungsteile 14, 16 bleibt über einen größeren Verdrehwinkel V der beiden Kupplungsteile 14, 16 zueinander erhalten und dadurch ist ein höheres Drehmoment übertragbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Vorrichtung
    12
    Magnetkupplung
    14
    Antriebskupplungsteil
    16
    Abtriebskupplungsteil
    18
    Drehachse
    20
    Spalt
    22
    Sackbohrung
    24
    Permanentmagnet
    N
    Nordpol
    S
    Südpol
    D
    Drehbewegung
    V
    Verdrehwinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1239572 A1 [0003]
    • DE 102009052856 B3 [0007]
    • DE 102014224151 A1 [0008]

Claims (11)

  1. Vorrichtung (10) zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen (D) von einem Antrieb zu einem Abtrieb mittels einer Magnetkupplung (12), wobei die Kupplung einen Antriebskupplungsteil (14) und einen Abtriebskupplungsteil (16) auf einer gemeinsamen Drehachse (18) aufweist, die durch einen Spalt (20) voneinander mechanisch entkoppelt sind, und wobei die beiden Kupplungsteile (14, 16) jeweils mindestens einen Permanentmagneten (24) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der wenigstens eine Permanentmagnet (24) eines Kupplungsteils (14, 16) mit seiner Längsachse parallel zur Drehachse (18) ausgerichtet ist und im jeweiligen Kupplungsteil (14, 16) um diese Längsachse drehbar gelagert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (24) als ein über die Länge magnetisierter zylindrischer Stabmagnet ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (24) als ein über die Länge magnetisierter Scheibenmagnet ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungsteile jeweils mindestens eine Sacklochbohrung (20) zur Lagerung des Permanentmagneten (24) aufweisen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungsteile die gleiche Anzahl von Permanentmagneten (24) aufweisen, wobei jedes Kupplungsteil wenigstens zwei Permanentmagnete (24) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungsteile stirnseitig zueinander angeordnet sind, wobei die jeweiligen Permanentmagnete (24) in einer Drehposition gegenüberliegend und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungsteile konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei das jeweils eine Kupplungsteil einen Innenrotor und das jeweils andere Kupplungsteil einen den Innenrotor umschließenden Außenrotor aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor drehfest mit dem Antriebskupplungsteil (14) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor drehfest mit dem Antriebskupplungsteil (14) verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebskupplungsteil (14) und/oder das Abtriebskupplungsteil (16) ein Gehäuse aufweist.
  11. Verwendung der Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche für Schiffsantriebe, Windkraftanlagen, für Spezialanwendungen der Meeresforschung in der Tiefsee oder in der chemischen Industrie, z.B. als Rührantrieb, Pumpe.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1239572A2 (de) 2001-03-10 2002-09-11 Pierburg GmbH Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen
DE202004003035U1 (de) * 2004-02-27 2004-05-19 Kern Gmbh Hystereseeinheit
DE102009052856B3 (de) 2009-11-11 2010-09-09 Leistritz Ag Pumpe mit einer Magnetkupplung
DE102009052447A1 (de) * 2009-11-09 2011-05-12 Flück, Anton Vorrichtung zum Bremsen und Kuppeln mit abriebfreier Kraftübertragung
DE102014224151A1 (de) 2014-11-26 2016-06-02 Mahle International Gmbh Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1239572A2 (de) 2001-03-10 2002-09-11 Pierburg GmbH Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen
DE202004003035U1 (de) * 2004-02-27 2004-05-19 Kern Gmbh Hystereseeinheit
DE102009052447A1 (de) * 2009-11-09 2011-05-12 Flück, Anton Vorrichtung zum Bremsen und Kuppeln mit abriebfreier Kraftübertragung
DE102009052856B3 (de) 2009-11-11 2010-09-09 Leistritz Ag Pumpe mit einer Magnetkupplung
DE102014224151A1 (de) 2014-11-26 2016-06-02 Mahle International Gmbh Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen

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