DE1076247B

DE1076247B - Electromagnetic clutch

Info

Publication number: DE1076247B
Application number: DES59225A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Penseler; Dr Techn Georg Zaar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-07-31
Filing date: 1958-07-31
Publication date: 1960-02-25

Description

Elektromagnetische Kupplung Beispielsweise zum Antrieb von Schiffsschrauben sind elektromagnetische Schlupfkupplungen bekannt. die aus zwei umlaufenden Teilen bestehen, nämlich aus einem gleichstromerregten Polrad und aus einem Induktionsanker, der vorwiegend mit einer Stromverdrängungskurzschlußwicklung ausgerüstet ist. Hierbei wird üblicherweise das Polrad als Außenläufer vorgesehen, während die Kurzschlußwicklung auf dem Innenläufer untergebracht ist. Es ist ferner auch bekannt, die induzierte Wicklung als verteilte Mehrphasenwicklung (Schleifringläufer) auszuführen. Diese Ausführung der Kupplung ist besonders dann von Interesse, wenn die Kupplung zeitweilig auch als Generator verwendet werden soll. Hierzu wird dann beispielsweise der innenliegende Kupplungsteil mit der verteilten Mehrphasenwicklung festgelegt, während das außenliegende Polrad umläuft.Electromagnetic clutch For example to drive ship propellers electromagnetic slip clutches are known. which consists of two revolving parts consist of a DC-excited pole wheel and an induction armature, which is mainly equipped with a current displacement short-circuit winding. Here the pole wheel is usually provided as an external rotor, while the short-circuit winding is housed on the inner rotor. It is also known that the induced Winding designed as a distributed multi-phase winding (slip ring rotor). These Execution of the clutch is of particular interest when the clutch is temporary should also be used as a generator. For this purpose, for example, the inner one is then used Coupling part set with the distributed polyphase winding, while the external one Pole wheel rotates.

Mitunter ist während des Betriebes der in Rede stehenden Kupplungen auch ein synchroner Lauf der beiden Kupplungsteile erwünscht. Mit den bekannten Schlupfkupplungen ist jedoch ein synchroner Lauf nicht möglich, da der Sekundärteil einer Schlupfkupplung als Kurzschlußläufer ausgebildet ist, so daß die Kupplung stets einen Schlupf hat.Sometimes the clutches in question are in operation synchronous running of the two coupling parts is also desirable. With the known With slip clutches, however, synchronous running is not possible because the secondary part a slip clutch is designed as a squirrel cage rotor, so that the clutch always has a slip.

Zur Erzielung eines synchronen Betriebes ist es bereits bekannt, den Primärteil einer solchen Kupplung mit ausgeprägten Polen auszurüsten, während der den Primärteil umschließende Sekundärteil eine Kurzschlußwicklung trägt. Der aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Sekundärteil weist dabei an seiner dem Primärteil über einen geringen Luftspalt gegenüberliegenden inneren Mantelfläche eine der Polzahl des Primärteils entsprechende gleiche Zahl von axial verlaufenden Zähnen und zwischen diesen Zähnen liegende mit elektrisch gut leitendem Werkstoff, der nicht magnetisierbar ist, ausgefüllte Lücken auf. Die ans dem elektrisch leitenden Werkstoff gebildeten Stäbe sind an ihren Enden durch elektrisch gut leitende Kurzschlußringe miteinander verbunden. Kupplungen dieser Art arbeiten bei größeren Drehzahlunterschieden zwischen der angetriebenen und der antreibenden Welle als Schlupfkupplung; infolge der ausgeprägten Pole des Primärteiles wird die Kupplung hingegen bei geringen Drehzahlunterschieden in den Synchronismus hineingezogen und läuft dann unter dem Einfluß des Reaktionsdrehmomentes synchron um. Damit in diesem Zustand ein ausreichendes Drehmoment übertragen werden kann, ist es erforderlich, diese Kupplungen so auszubilden, daß das durch die Bauart der Kupplung bedingte Reaktionsdrehmoment den erforderlichen großen Wert aufweist. Nachteilig bei diesen Kupplungen ist nun, daß sich das Reaktionsdrehmoment dem übertragenen Drehmoment auch während des nichtsynchronen Laufes, bei dem also die Kupplung als Schlupfkupplung arbeitet, überlagert, so daß das von diesen bekannten Kupplungen übertragene Drehmoment stark pulsiert. Das widerspricht jedoch meist dem Sinn des Einsatzes solcher Kupplungen, da beispielsweise im Schiffsbetrieb durch den Einsatz von elektromagnetischen Kupplungen Drehmomentpulsationen gerade unterdrückt werden sollen.To achieve synchronous operation, it is already known to the To equip the primary part of such a coupling with pronounced poles, during the the secondary part enclosing the primary part carries a short-circuit winding. The out Ferromagnetic material existing secondary part has at its the primary part one of the number of poles via a small air gap opposite inner lateral surface of the primary part corresponding to the same number of axially extending teeth and between These teeth are made of electrically conductive material that is not magnetizable is, filled in gaps. The formed on the electrically conductive material Rods are connected to one another at their ends by short-circuit rings, which are a good conductor of electricity tied together. Clutches of this type work with larger speed differences between the driven and the driving shaft as a slip clutch; as a result of the pronounced On the other hand, the clutch becomes the pole of the primary part in the case of small differences in speed drawn into the synchronism and then runs under the influence of the reaction torque synchronously around. So that sufficient torque can be transmitted in this state can, it is necessary to train these couplings so that the type the clutch-related reaction torque has the required large value. The disadvantage of these clutches is that the reaction torque is the transmitted Torque even during the non-synchronous run, so in which the clutch as Slip clutch works, superimposed, so that of these known clutches transmitted torque pulsates strongly. However, this mostly contradicts the sense of the Use of such couplings, for example in ship operations through use Torque pulsations are currently being suppressed by electromagnetic clutches should.

Die Erfindung, der die Aufgabe zugrunde liegt, auch einen synchronen Betrieb der beiden Teile einer elektromagnetischen Kupplung zu ermöglichen, vermeidet demzufolge das Auftreten von Reaktionsdrehmomenten. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kupplung, bestehend aus einem gleichstromerregten Polrad und einem eine verteilte Mehrphasenwicklung tragenden zweiten Teil. Gemäß der Erfindung wird beider Kupplungsteile die verteilte Mehrphasenwicklung mit Gleichstrom erregt. Wird die verteilte Mehrphasenw icklung mit drei Wicklungssträngen ausgeführt, schaltet man zweckmäßig in an sich bekannter Weise den einen Wicklungsstrang in Reihe zu den beiden anderen Wicklungssträngen, die parallel zueinander liegen.The invention on which the object is based also has a synchronous one To enable operation of the two parts of an electromagnetic clutch avoids consequently the occurrence of reaction torques. The invention relates to an electromagnetic clutch consisting of a DC-excited pole wheel and a second part carrying a distributed polyphase winding. According to the invention the distributed polyphase winding is excited with direct current of both coupling parts. If the distributed multi-phase winding is implemented with three winding phases, it switches one expediently in a manner known per se one winding strand in series the other two winding phases, which are parallel to each other.

Durch die Erfindung wird die Forderung nach synchronem Betrieb elektromagnetischer Kupplungen, wie sie beispielsweise zum Antrieb von Schiffsschrauben eingesetzt werden, erfüllt. Damit ergibt sich der Vorteil, daß die Verluste der Kupplung stark vermindert werden; Eisen- und Zusatzverluste entfallen nämlich vollständig, da die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Kupplungsteilen gleich Null ist. Außerdem sind auch die Kupferverluste kleiner als im asynchronen Betrieb.The invention makes the requirement for synchronous operation more electromagnetic Couplings, such as those used to drive ship propellers, Fulfills. This has the advantage that the coupling losses are greatly reduced will; Iron and additional losses are completely eliminated because the relative speed between the two coupling parts equal to zero is. Also are the copper losses are also smaller than in asynchronous operation.

Zur Abdämpfung von Pendelungen empfiehlt es sich, in Weiterbildung der Erfindung in an sich bei Kupplungen bekannter Weise in den Polschuhen des Polrades eine Dämpferwicklung unterzubringen. Die Dämpferwicklung kann überwiegend als Querfelddämpfung ausgebildet werden, da die Längsfelddämpfung von der Erregerwicklung im Polrad übernommen wird.To dampen oscillations, it is advisable to continue training of the invention in a manner known per se in clutches in the pole pieces of the pole wheel to accommodate a damper winding. The damper winding can mainly be used as cross-field damping be formed, since the longitudinal field attenuation is taken over by the excitation winding in the pole wheel will.

An Hand der Fig. 1 bis 3 sei die Erfindung erläutert.The invention will be explained with reference to FIGS.

Fig. 1 und 2 geben in verschiedenen Ansichten den konstruktiven Aufbau einer elektrischen Kupplung gemäß der Erfindung wieder; in Fig. 3 ist das Schaltungsschema einer Schalteinrichtung gezeigt, die den wahlweisen Betrieb der Kupplung ermöglicht.1 and 2 show the structural design in different views an electrical coupling according to the invention again; in Fig. 3 is the circuit diagram a switching device shown, which enables the optional operation of the clutch.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kupplung besteht aus dem Außenläufer 1, der die gleichstromerregten Pole 2 mit der Erregerwicklung 3 und der Dämpferwicklung 4 trägt. Der Innenläufer 5 der Kupplung trägt das Blechpaket 6 mit der verteilten Mehrphasenwicklung 7, deren offene Wicklungsenden zu den Schleifringen 8 geführt sind.The coupling shown in FIGS. 1 and 2 consists of the external rotor 1, the DC excited pole 2 with the excitation winding 3 and the damper winding 4 carries. The inner rotor 5 of the clutch carries the laminated core 6 with the distributed Polyphase winding 7, the open winding ends of which lead to slip rings 8 are.

Über die Schleifringe 8 ist an die offenen Wicklungsenden der verteilten Mehrphasenwicklung 7 die aus den Schaltern S1 und .S2 bestehende Schalteinrichtung angeschlossen. Werden die Schalter S1 und S2 in die Stellung a gelegt, so ist die verteilte Mehrphasenwicklung 7 mit den Widerständen 9 verbunden. Die Kupplung läuft dann im asynchronen Betrieb, also als sogenannte Schlupfkupplung. Die Widerstände können auch kurzgeschlossen werden.About the slip rings 8 is to the open winding ends of the distributed Polyphase winding 7, the switching device consisting of switches S1 and .S2 connected. If the switches S1 and S2 are set to position a, the is distributed polyphase winding 7 connected to the resistors 9. The clutch runs then in asynchronous operation, i.e. as a so-called slip clutch. The resistances can also be short-circuited.

Durch Umschalten des Schalters S1 in die Stellung b wird die verteilte Mehrphasenwicklung 7 mit Gleichstrom erregt, so daß dann ein synchroner Lauf der beiden Kupplungsteile 1 und 5 erzwungen wird. Da die Wicklung 7 aus drei Wicklungssträngen besteht, ist ihre Gleichstromspeisung in dem gezeigten Ausführungsbeispiel so getroffen, daß der eine Wicklungsstrang in Reihe zu den beiden anderen zueinander parallelen Wicklungssträngen liegt.By switching the switch S1 to position b, the distributed Polyphase winding 7 excited with direct current, so that then a synchronous run of the two coupling parts 1 and 5 is forced. Because the winding 7 consists of three winding strands exists, its direct current feed is made in the embodiment shown so that that the one winding phase parallel to each other in series with the other two Winding strands lies.

Werden der Schalter S1 in die Stellung a und der Schalter S2 in die Stellung b gelegt, so ist die Wicklung 7 mit dem Netz N verbunden. Wird also bei dieser Stellung der Schalter beispielsweise der Innenläufer 5 festgeblockt, so arbeitet die Kupplung dann als Generator auf das Netz N.If the switch S1 is in position a and the switch S2 is in the Position b is placed, the winding 7 is connected to the network N. So it will be at this position of the switch, for example, the internal rotor 5 is blocked, so works the coupling then acts as a generator on network N.

Die in der Fig. 3 gezeigte Schaltvorrichtung ermöglicht mithin drei verschiedene Betriebszustände der Kupplung: a) Asynchroner Betrieb der beiden Kupplungsteile. b) Synchroner Betrieb der beiden Kupplungsteile. c) Betrieb als Generator.The switching device shown in FIG. 3 therefore enables three Different operating states of the clutch: a) Asynchronous operation of the two clutch parts. b) Synchronous operation of the two coupling parts. c) Operation as a generator.

Darüber hinaus kann bei der Übertragung kleiner Drehmomente für den synchronen Betrieb der beiden Kupplungsteile auch die Erregung des Polrades abgeschaltet werden, so daß das Reaktionsdrehmoment des Polrades ausgenutzt wird. Zweckmäßigerweise wird hierbei die Erregerwicklung kurzgeschlossen.In addition, when transmitting small torques for the synchronous operation of the two coupling parts also switched off the excitation of the pole wheel so that the reaction torque of the pole wheel is used. Appropriately the field winding is short-circuited.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic clutch, consisting of a DC excited pole wheel and a distributed polyphase winding second part, characterized in that for the synchronous running of both coupling parts the distributed polyphase winding is excited with direct current.

2. Electric coupling according to claim 1, characterized in that when the distributed multi-phase winding is implemented with three winding phases one winding phase in series with the other two Winding phases that are parallel to one another, is connected.

3. Electric Coupling according to Claim 1, characterized in that in the pole pieces of the pole wheel a damper winding is accommodated, which is preferably mainly used as transverse field damping is trained.

4. Electrical coupling according to claim 1, characterized in that that the excitation of the pole wheel is switched off for the transmission of small torques.

5. Electrical coupling according to claim 1, characterized by the use of a switching device connected to the distributed multi-phase winding, which enables the following operating states of the coupling: a) Asynchronous operation of the two coupling parts by connecting the distributed multi-phase winding with resistors or by short-circuiting the distributed multi-phase winding. b) Synchronous operation of the two coupling parts by feeding the distributed multi-phase winding with direct current. c) Operation of the coupling as a generator by connecting the distributed multi-phase winding to the network to be fed. Considered publications: German Patent Specifications 1N r. 696 690, 749 988, 722 170; German utility model No. 1717 331, 1735 711.