DE1054556B

DE1054556B - Electric clutch

Info

Publication number: DE1054556B
Application number: DEL21263A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfons Karmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-02-26
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1959-04-09

Description

Elektrische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kupplung, bei der das erregende Feld zur Erzielung einer stufenlosen Drehzahlsteuerung eine Bewegung relativ zum Wicklungsträger ausführt.Electrical coupling The invention relates to an electrical coupling Coupling, in which the exciting field to achieve a stepless speed control executes a movement relative to the winding support.

Zur Erzielung der Relativbewegung zwischen Feld und Wicklung hat man bei bekannten Anordnungen einen Kollektor vorgesehen, auf dem die den Strom für die Erregerwicklung zuführenden Bürsten schleifen. Die Bürsten können dabei mit einer Drehzahl angetrieben werden, die von der Drehzahl des Kollektors abweicht, so daß ihre Winkelgeschwindigkeit relativ zu der des Kollektors geändert werden kann.To achieve the relative movement between field and winding, one has in known arrangements a collector is provided on which the current for grind the brushes supplying the excitation winding. The brushes can with it are driven at a speed that differs from the speed of the collector, so that their angular velocity can be changed relative to that of the collector can.

Weiterhin sind elektrische Kupplungen bekanntgeworden, bei denen die in einer mehrphasigen Drehfeldwicklung auf dem Anker induzierten Ströme einer auf dem Feldmagnetsystem befindlichen Drehfeldwicklung derart zugeführt werden, daß der Drehsinn entgegen dem Umlaufsinn des Feldmagnetsystems ist. Die Antriebsdrehzahl dieser Getriebe ist durch die Frequenz des zur Erregung des Feldmagnetsystems erforderlichen Wechselstroms festgelegt. Diese Anordnungen benötigen außer einer Wechselstromquelle regelbarer Frequenz noch besondere Regelmittel.Furthermore, electrical couplings have become known in which the currents induced in a polyphase rotating field winding on the armature the field magnet system located rotating field winding are supplied such that the direction of rotation is opposite to the direction of rotation of the field magnet system. The drive speed this gear is due to the frequency of the required to excite the field magnet system AC current set. These arrangements also require an AC power source adjustable frequency still special control means.

Einen wesentlich einfacheren Aufbau derartiger Anordnungen erhält man, wenn man erfindungsgemäß den Schleifringen der Kupplung eine Spannung zuführt, deren Polarität sich in einer von der Antriebsdrehzahl der Kupplung unabhängigen, eine Drehzahlumkehr ermöglichenden variierbaren Frequenz ändert.Such arrangements are given a much simpler structure if, according to the invention, a voltage is applied to the slip rings of the clutch, the polarity of which is independent of the drive speed of the clutch, a variable frequency allowing a speed reversal changes.

Die Anordnung gestattet es, die Geschwindigkeit der abtreibenden Welle vom Stillstand aus bis zu einem Maximalwert -einzustellen. Für diesen Zweck wird die Erregerspannung der Kupplung so zugeführt, daß eine Relativbewegung zwischen dem Feld und dem Wicklungsträger zustande kommt. Man kann z. B. das Magnetfeld mit Hilfe einer Wechselspannung erzeugen, deren Frequenz der Drehzahl der Antriebswelle jeweils angepaßt ist.The arrangement allows the speed of the output shaft can be adjusted from standstill up to a maximum value. For this purpose will the excitation voltage of the clutch supplied so that a relative movement between the field and the winding support comes about. You can z. B. the magnetic field with Using an alternating voltage, the frequency of which corresponds to the speed of the drive shaft is adapted in each case.

Es ist auch möglich, den Schleifringen einen Gleichstrom über einen Kollektor zuzuführen, der getrennt von der Kupplung angeordnet und angetrieben wird. Man kann diesem Kollektor die Spannung einer mit einer Mittelanzapfung versehenen Gleichspannungsquelle über Schleifringe derart zuführen, daß die Lamellen abwechselnd positives oder negatives Potential erhalten, das von einer Bürste abgenommen und einem Schleifring der Kupplung zugeführt wird. Der andere Schleifring der Kupplung wird mit der Mittelanzapfung der Spannungsquelle verbunden.It is also possible to have a direct current via one of the slip rings To supply collector, which is arranged and driven separately from the clutch. This collector can be the voltage of a center tap provided Supply direct voltage source via slip rings in such a way that the lamellae alternate positive or negative potential obtained, which is taken off by a brush and is fed to a slip ring of the clutch. The other slip ring of the clutch is connected to the center tap of the voltage source.

Die Anordnung nach der Erfindung ist auch insofern sehr vorteilhaft, als sie als Anzeige- oder Meßglied zur Bestimmung von Drehzahlverhältnissen verwendet werden kann, wobei die Abtriebswelle der Kupplung mit einem Anzeige- oder Einstellorgan verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel wird z. B. eine elektromagnetische Kupplung mit Gleichstromerregung erläutert. Dieser Gleichstrom wird der mit einer Mittelanzapfung versehenen Gleichspannungsquelle U entnommen. In Fig. 1 ist die Kupplung 1 mit dem getrennt angeordneten Kollektor K schematisch zu sehen; in Fig. 1 a ist die Kupplung im Schnitt dargestellt, wobei der Antriebsteil 2 mit der Welle A und der Abtriebsteil 3 mit der Welle B verbunden ist. Die Erregerwicklungen 4 sind schematisch angedeutet.The arrangement according to the invention is also very advantageous in that than it is used as a display or measuring element for determining speed ratios can be, the output shaft of the clutch with a display or setting element connected is. An embodiment of the invention is shown in the drawing. In the embodiment, for. B. an electromagnetic clutch with DC excitation explained. This direct current becomes the direct voltage source provided with a center tap U taken. In Fig. 1, the coupling 1 is with the separately arranged collector K can be seen schematically; in Fig. 1 a, the coupling is shown in section, wherein the drive part 2 is connected to the shaft A and the driven part 3 is connected to the shaft B. is. The excitation windings 4 are indicated schematically.

Die Erregung der Kupplung 1 erfolgt über die Schleifringe 5 und 6, an die die Wicklungen 4 angeschlossen sind. Die Erregerspannung wird der Kupplung 1 über den Kollektor K zugeführt. Der positive Pol der Spannungsquelle ist über eine Bürste mit dem Schleifring 7 und der negative Pol der Spannungsquelle über eine weitere Bürste mit dem Schleifring 8 des Kollektors K verbunden. Ein Teil der Kollektorlamellen 9 ist mit dem Schleifring 7 und der andere Teil mit dem Schleifring 8 verbunden. Die Verbindung ist derart, daß positive Lamellen mit negativen Lamellen abwechseln.Clutch 1 is excited via slip rings 5 and 6, to which the windings 4 are connected. The excitation voltage is the clutch 1 supplied via the collector K. The positive pole of the voltage source is over a brush to the slip ring 7 and the negative pole of the voltage source over another brush is connected to the slip ring 8 of the collector K. A part of Collector lamellae 9 is with the slip ring 7 and the other part with the slip ring 8 connected. The connection is such that positive fins with negative fins alternate.

Auf den Lamellen 9 schleift die Bürste 10, die mit dem Schleifring 5 der Kupplung 1 verbunden ist. Der andere Schleifring 6 der Kupplung 1 ist mit der Mittelanzapfung 11 der Spannungsquelle U verbunden. Die Spannung der Lamellen 9 wird so der Kupplung 1 zugeführt.The brush 10 grinds on the slats 9 with the slip ring 5 of the clutch 1 is connected. The other slip ring 6 of the clutch 1 is with the center tap 11 of the voltage source U is connected. The tension of the slats 9 is fed to the clutch 1 in this way.

In Fig. 2 der Zeichnung ist das Verhältnis nB/nA in Abhängigkeit von dem Verhältnis nK%nA aufgetragen mit dem Parameter P/e.In Fig. 2 of the drawing, the ratio nB / nA is a function of the ratio nK% nA plotted with the parameter P / e.

Dabei bedeutet: nA = Drehzahl der Antriebswelle A, nB = Drehzahl der Abtriebswelle B, nK = Drehzahl des Kollektors, e = Zahl der Lamellenpaare, = Polpaarzahl. Im einzelnen ergeben sich folgende Verhältnisse, bei denen der Schlupf der Kupplung nicht berücksichtigt ist.This means: nA = speed of the drive shaft A, nB = speed of the output shaft B, nK = speed of the commutator, e = number of pairs of lamellas, = number of pole pairs. In detail, the following conditions result, in which the slip of the clutch is not taken into account.

Läßt man den Kollektor K in einem bestimmten Verhältnis in beliebiger Richtung zum Antriebsteil A der Kupplung 1. umlaufen, so wird die Relativgeschwindigkeit des umlaufenden Gleichstromfeldes gegenüber dem Teil a (Wicklungsträger) geändert. Dabei ändert sich auch die Drehzahl des Abtriebsteiles B. Unter der Voraussetzung, daß e = p ist, folgt diese Änderung nB/nA der Funktion nB/nA = 1-nK/nA (Fig. 2). Die Drehzahl des Abtriebsteiles B ist also immer gleich der Differenz zwischen der Drehzahl des Antriebsteiles A und der Drehzahl des Kollektors K (nB = nA - nK).If one leaves the collector K in a certain ratio in any Rotate direction to the drive part A of the clutch 1., the relative speed is of the rotating direct current field compared to part a (winding carrier) changed. This also changes the speed of the output part B. Provided that that e = p, this change nB / nA follows the function nB / nA = 1-nK / nA (Fig. 2). The speed of the output part B is always equal to the difference between the Speed of the drive part A and the speed of the collector K (nB = nA - nK).

Aus vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei stillstehendem Kollektor die Kupplung normal arbeitet, da sie dauernd im selben Sinne erregt ist. Wird die Drehzahl nK des Kollektors gleich der Drehzahl nA des Antriebsteiles A, dann bleibt das Erregerfeld räumlich gesehen stehen und damit auch der Abtriebsteil B; nB = 0. Wird der Kollektor übersynchron zum Antriebsteil A angetrieben, so läuft das Erregerfeld entgegengesetzt zu dem Antriebsteil A mit dieser synchronen Drehzahl um. Die Folge davon ist, daß die Drehrichtung des Abtriebsteiles B sich umkehrt, also entgegengesetzt zur Drehrichtung des Antriebsteiles A angetrieben wird. Diese Reversierdrehzahl - nB wächst nun mit der Drehzahlsteigung des Kollektors. Hierfür gilt - nB = nK - nA, wobei - wie bereits erwähnt - die Drehrichtung des Kollektors K beliebig sein kann.From the foregoing it can be seen that at a standstill Collector the clutch works normally because it is constantly excited in the same sense. If the speed nK of the collector is equal to the speed nA of the drive part A, then, spatially speaking, the excitation field remains stationary, and with it the stripping section as well B; nB = 0. If the collector is driven oversynchronously to drive part A, it runs the excitation field opposite to the drive part A with this synchronous speed around. The consequence of this is that the direction of rotation of the output part B is reversed, so opposite to the direction of rotation of the drive part A is driven. These Reversing speed - nB now increases with the increase in the speed of the collector. Therefor applies - nB = nK - nA, where - as already mentioned - the direction of rotation of the collector K can be anything.

Die Kupplung wirkt so als umsteuerbares, stufenloses Getriebe.The clutch acts as a reversible, continuously variable transmission.

Als Kupplung kann - wie eingangs erwähnt - eine elektromagnetische Kupplung Verwendung finden, die auch in der Art einer Wirbelstromkupplung ausgebildet sein kann.As mentioned at the beginning, an electromagnetic clutch can be used as the clutch Find clutch use, which is also designed in the manner of an eddy current clutch can be.

Die Anordnung nach der Erfindung kann als Anzeigegerät oder als Meßglied oder als Stellglied einer Steuerung Anwendung finden. Hierfür gelten folgende Überlegungen Der Abtriebsteil B der Kupplung 1 bleibt bei Synchronismus des Kollektors K mit dem Antriebsteil A stillstehen. Bei Abweichungen vom Synchronismus nach unten oder oben entsteht eine Drehbewegung des Abtriebsteiles B in der einen oder anderen Richtung. Wird nun Teil B mit einem Anzeige- oder Stellorgan verbunden, so kann es als Anzeigegerät oder Stellglied dienen, um z. B. die dem Kollektor K und dem Antriebsteil A zugeordneten Antriebswellen im Synchronismus zu halten.The arrangement according to the invention can be used as a display device or as a measuring element or as an actuator of a control application. The following considerations apply here The output part B of the clutch 1 remains in synchronicity of the collector K with the drive part A. If there are deviations from the synchronism downwards or At the top there is a rotary movement of the output part B in one direction or the other. If part B is now connected to a display or control element, it can be used as a display device or actuator are used to z. B. those associated with the collector K and the drive part A. To keep drive shafts in synchronism.

Für die Beziehung nB = nA-nK gilt als Voraussetzung e = p. Setzt man nun die beiden Größen in ein bestimmtes Verhältnis p/e, so ergibt sich die Gleichung für die Drehzahlen Es ist durch diese Beziehung die Möglichkeit gegeben, von vornherein ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis, z. B. für nB = 0, vorzugeben.The prerequisite for the relationship nB = nA-nK is e = p. If you now put the two quantities in a certain ratio p / e, the equation for the speeds results This relationship makes it possible to use a certain gear ratio from the outset, e.g. B. for nB = 0, to be specified.

Wird hierbei wiederum Teil B als Anzeigegerät oder Stellglied benutzt, so können die Drehzahlen nK und nA in diesem vorgegebenen Verhältnis gehalten werden.If part B is again used as a display device or actuator, so the speeds nK and nA can be kept in this predetermined ratio.

Legt man an die Schleifringe 5, 6 der Kupplung 1 eine Wechselspannung bestimmter Frequenz an, so ergibt sich die Beziehung If an alternating voltage of a certain frequency is applied to the slip rings 5, 6 of the clutch 1, the relationship is obtained

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electric coupling in which the exciting field a movement relative to the winding support to achieve stepless speed control executes, characterized in that the slip rings (5, 6) of the coupling (1) a voltage is supplied, the polarity of which differs in one of the drive speed the clutch (1) independent, a speed reversal enabling, variable Frequency changes.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the slip rings an alternating current is supplied, the frequency of which .the speed of the drive shaft is adapted.

3. Coupling according to claim 1, characterized in that the slip rings the coupling a direct current via a separately driven by the coupling Collector is fed.

4. Coupling according to claim 3, characterized in that the collector the voltage of a central tapping direct current source is fed via slip rings, the lamellae alternating positive and negative Preserve potential that is fed to a slip ring of the clutch via brushes, and wherein the other slip ring of the clutch is connected to the center tap of the voltage source connected is.

5. Coupling according to claim 1 or the following, characterized by the use as a display or measuring element to determine a speed ratio two shafts, the output shaft of the coupling with a display or setting element connected is. Considered publications 696 German patents No. 674 German patent application M 13338 VIIIb / 21 dl.