DE1092110B

DE1092110B - Air-cooled electromagnetic clutch

Info

Publication number: DE1092110B
Application number: DER25790A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Walter Junius
Original assignee: Rheinstahl Hanomag AG
Current assignee: Rheinstahl Hanomag AG
Priority date: 1959-06-24
Filing date: 1959-06-24
Publication date: 1960-11-03

Description

Luftgekühlte elektromagnetische Kupplung Eine elektromagnetische Kupplung dient häufig dazu, eine gegebene Antriebsdrehzahl reibungsfrei in eine geringere Drehzahl umzuwandeln. Eine solche Kupplung enthält im wesentlichen drei koaxial angeordnete Teile, nämlich den antreibenden, ringförmigen Induktor, den diesen umgebenden, abtreibenden Anker und den innerhalb des Induktors angeordneten Spulenkörper. Dieser besteht aus Eisen und ist auf seinem Umfang mit einer Ringnut versehen. Sie nimmt den um die Achse des Spulenkörpers gewickelten Draht auf, der zur Felderregung dient. Das magnetische Feld wird durch Gleichstrom, der durch den Draht der Spule fließt, erregt. Die Stärke der Erregung und damit die Größe des in der Kupplung auftretenden Schlupfes kann mit Hilfe der Stromstärke variiert werden. Der durch die Spulenerregung gebildete Magnetfluß wird dadurch über den Induktor in den Anker gebracht, daß der Induktor in drei Ringe unterteilt ist, von denen der mittlere Ring aus nichtmagnetischem Material besteht, das die beiden äußeren, eisernen Ringe voneinander trennt.Air-cooled electromagnetic clutch An electromagnetic clutch is often used to convert a given drive speed into a lower one without friction To convert speed. Such a coupling essentially contains three coaxially arranged parts, namely the driving, ring-shaped inductor, the surrounding, abortive armature and the coil body arranged within the inductor. This consists of iron and is provided with an annular groove on its circumference. she takes the wire wound around the axis of the bobbin, which is used to excite the field. The magnetic field is generated by direct current flowing through the wire of the coil, excited. The strength of the excitation and thus the size of the occurring in the clutch Slip can be varied with the help of the current strength. The one by the coil excitation formed magnetic flux is brought through the inductor in the armature that the Inductor is divided into three rings, the middle ring of which is non-magnetic Material that separates the two outer, iron rings from each other.

Erfahrungsgemäß kann die Kupplung nur geringe Zeit (oft nur 20 Minuten) und mit geringem Schlupf (bis zu 151/o) arbeiten. Bei längeren Laufzeiten und größerem Schlupf erwärmen sich verschiedene Teile der Kupplung sehr stark und fressen dabei fest. Denn sie arbeitet ohne Kühlung.Experience has shown that the coupling can only take a short time (often only 20 minutes) and work with little slip (up to 151 / o). For longer terms and larger Slippage heats up various parts of the clutch very strongly and eats in the process fixed. Because it works without cooling.

Induktor und Anker sind an den einander zugewandten Flächen mit einer Verzahnung versehen. Diese Zähne dienen dazu, den homogenen Verlauf des Magnetfeldes bei umlaufendem Induktor zu stören, um wechselnde Magnetfelder zu bilden und dadurch elektromotorische Kräfte zu erzeugen.Inductor and armature are on the facing surfaces with a Toothing provided. These teeth serve to ensure the homogeneous course of the magnetic field to interfere with the rotating inductor in order to form alternating magnetic fields and thereby to generate electromotive forces.

Die durch die starke Erwärmung der Kupplungsteile auftretenden Mängel können durch Wasserkühlung beseitigt werden. Bei einer bekannten wassergekühlten Kupplung sind die Zahnlücken an der Verzahnung der umlaufenden Teile mit plastischem Material, Aluminium oder nicht oxydierbarem Stahl, ausgefüllt, um die Wirbelbildung in der Kühlflüssigkeit an der Verzahnung der umlaufenden Teile zu vermeiden. Der Anwendungsbereich der wassergekühlten Kupplung ist beschränkt, weil die Kupplung wegen der Kühlflüssigkeit eine hohe Umlaufgeschwindigkeit nicht zuläßt. Der Wirkungsgrad dieser Kupplung ist verhältnismäßig gering, weil die Zahnlücken nicht mit hochleitfähigem Werkstoff ausgefüllt sind.The defects caused by the strong heating of the coupling parts can be eliminated by water cooling. In a known water-cooled Coupling are the tooth gaps on the toothing of the rotating parts with plastic Material, aluminum or non-oxidizable steel, filled in to prevent vortex formation to avoid in the coolant on the teeth of the rotating parts. Of the The scope of application of the water-cooled coupling is limited because the coupling does not allow a high speed of circulation because of the cooling liquid. The efficiency this coupling is relatively small because the tooth gaps are not highly conductive Material are filled out.

Ferner ist eine Kupplung mit höherem Wirkungsgrad bekannt, bei der die Zahnlücken mit Kupferlamellen ausgefüllt sind. Hier sind in die zylindrische Innenwand des Ankers und in die ihr gegenüberliegende Außenwand des Induktors Kupferlamellen bündig mit der zugehörigen Wand und parallel zur Drehachse eingelassen. Der gegenseitige Abstand zwischen den umlaufenden Teilen muß verständlicherweise klein sein, damit die magnetische Erregung nicht zu sehr geschwächt wird; sonst ist der Wirkungsgrad der Kupplung nicht ausreichend.Furthermore, a clutch with higher efficiency is known in which the tooth gaps are filled with copper lamellas. Here are in the cylindrical Inner wall of the armature and copper lamellas in the opposite outer wall of the inductor recessed flush with the associated wall and parallel to the axis of rotation. The mutual Understandably, the distance between the rotating parts must be small so the magnetic excitation is not weakened too much; otherwise the efficiency the clutch is insufficient.

Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte elektromagnetische Kupplung, bei welcher der antreibende ringförmige Induktor, der darin angeordnete, zur Erzeugung des Magnetflusses dienende Spulenkörper und der den Induktor umgebende, abtreibende Anker koaxial angeordnet sowie der Anker und Induktor mit axial eingelegten Kupferlamellen versehen sind.The invention relates to an air-cooled electromagnetic clutch, in which the driving ring-shaped inductor, which is arranged therein, for generating the magnetic flux serving coil body and the inductor surrounding, abortive Armature arranged coaxially as well as the armature and inductor with axially inserted copper fins are provided.

Eine lange Betriebsfähigkeit dieser luftgekühlten elektromagnetischen Kupplung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht und gesichert, daß die Kupferlamellen bündig mit der Außenfläche des Induktors und mit der Innenfläche des Ankers angeordnet und mit Längsnuten versehen sind. Die durch die Längsnuten gebildeten Kühlkanäle dienen zum Durchlaß eines Kühlluftstromes, der durch die Kupplung hindurchgetrieben wird. Die Kühlkanäle werden durch die in die Lamellen eingelassenen Nuten geschaffen, die nach dem Ringspalt zu geöffnet sind und dadurch Luftwirbel bei der Umdrehung in den Nuten erzeugen. Der Luftstrom kann gegebenenfalls durch Flügel, Schaufeln od. dgl., die an den bewegten inneren Teilen der Kupplung angebracht sind, erzeugt werden.A long service life of this air-cooled electromagnetic Coupling is achieved and secured according to the invention in that the copper lamellas located flush with the outer surface of the inductor and with the inner surface of the armature and are provided with longitudinal grooves. The cooling channels formed by the longitudinal grooves serve to pass a flow of cooling air that is driven through the clutch will. The cooling channels are created by the grooves embedded in the lamellas, which are open after the annular gap and thus air vortices during the rotation generate in the grooves. The air flow can optionally through blades, vanes Od. The like, which are attached to the moving inner parts of the clutch, is generated will.

Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung wiedergegeben, und zwar zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt und Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnittes durch den Anker, Induktor und Spulenkörper der Kupplung.The idea of the invention is shown in one embodiment in the drawing, namely FIG. 1 shows an axial section and FIG. 2 shows a detail of a cross section through the armature, inductor and coil former of the coupling.

Der feststehende Spulenkörper 1 ist von dem ringförmigen Anker3 umgeben. Diese Teile sind konzentrisch zur Antriebsachse 4 angeordnet, die zum Antrieb des damit verbundenen Induktors 2 dient. Die Ringnut in dem Spulenkörper 1 enthält die Spule 5. Der Induktor 2 besteht aus den Ringen 6, 7 und 8, von denen der mittlere Ring 7 aus nichtmagnetisierbarem Material gefertigt ist, damit der durch die Erregung der Spule 5 in dem Spulenkörper 1 erzeugte Magnetfluß sich über die Ringe 6 und 8 verteilt und in dem Anker 3 schließt. Die bündig mit der Außenfläche des Induktors 2 und mit der Innenfläche des Ankers 3 axial angeordneten Kupferlamellen 9 sind erfindungsgemäß mit Längsnuten 10 versehen. Sie ergeben Kühlkanäle, welche die durch die wechselnden l\Iagnetfelder entstehende Wärme wirksam durch die mit den nach dem Ringspalt zu offenen Nuten durch Luftkühlung abführen. Eine gesteigerte Luftkühlung wird in einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Anker 3 und der Induktor 2 turbinenartig gestaltet werden. Zu dem Zweck werden im Deckel 11 des Ankers Löcher 12 für den Lufteintritt und turbinenartig wirkende Schaufeln 13 auf dem Induktor 2 sowie Luftabzugslöcher 14 im Boden des Ankers 3 angebracht, die mit dem Ringspalt zwischen Anker und Induktor fluchtend angeordnet sind.The stationary bobbin 1 is surrounded by the annular armature 3. These parts are arranged concentrically to the drive shaft 4, which is used to drive the inductor 2 connected to it. The annular groove in the bobbin 1 contains the coil 5. The inductor 2 consists of rings 6, 7 and 8, of which the middle ring 7 is made of non-magnetizable material so that the magnetic flux generated in the bobbin 1 by the excitation of the coil 5 is distributed over the rings 6 and 8 and closes in the armature 3. The copper lamellas 9, which are arranged axially flush with the outer surface of the inductor 2 and with the inner surface of the armature 3, are provided with longitudinal grooves 10 according to the invention. They result in cooling channels that effectively dissipate the heat generated by the changing magnetic fields through the air-cooling grooves that open after the annular gap. In a further embodiment of the invention, increased air cooling is achieved in that the armature 3 and the inductor 2 are designed like a turbine. For this purpose, holes 12 for the air inlet and turbine-like blades 13 on the inductor 2 and air outlet holes 14 in the bottom of the armature 3 , which are aligned with the annular gap between the armature and inductor, are made in the cover 11 of the armature.

In dem Sonderfall, wo an dem Boden 15 des Ankers 3 ein Ventilatorflügel angeflanscht ist, wird die Kühlluft besonders gut durch die Nuten 10 in den Kupferlamellen gefördert, auch wenn der Anker 3 und der Induktor 2 nicht besonders als Turbine ausgebildet sind. Denn auf der einen Seite des Ventilatorflügels herrscht der durch die Drehung des Flügels erzeugte Überdruck und auf der anderen Seite Unterdruck. Eine besonders gute Kühlwirkung wird natürlich erzielt, wenn zusätzlich Anker 3 und Induktor 2 als Turbine ausgebildet sind.In the special case where a fan blade is flanged to the bottom 15 of the armature 3 , the cooling air is conveyed particularly well through the grooves 10 in the copper fins, even if the armature 3 and the inductor 2 are not designed as turbines. Because on one side of the fan blade there is the overpressure generated by the rotation of the blade and on the other side there is negative pressure. A particularly good cooling effect is of course achieved if the armature 3 and inductor 2 are also designed as a turbine.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Air-cooled electromagnetic coupling, in which the driving ring-shaped inductor, the coil body arranged therein and serving to generate the magnetic flux and the driving armature surrounding the inductor are arranged coaxially and the armature and inductor are provided with axially inserted copper lamellas, characterized in that the copper lamellas (9) are arranged flush with the outer surface of the inductor and with the inner surface of the armature and are provided with longitudinal grooves (10) .

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the openings (14) arranged in the bottom (15) of the armature (3 ) for the exit of the cooling air are arranged in alignment with the longitudinal gap between the inductor and armature. Documents contemplated: French Patent No. 1,153,917; USA.- Patent Nos. 2,334,976, 2,745,974.