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Elektromagnetische Wirbelstromkupplung Elektromagnetische Kupplungen
dienen der reibungsfreien Übertragung von Kräften. Synchron arbeitende homopolare
Magnetkupplungen übertragen mechanische Kräfte durch eine rein magnetische Kraftübertragung
zwischen Antrieb und Abtrieb. Sobald solche Magnetkupplungen nicht mehr synchron,
sondern mit Schlupf arbeiten, tritt neben der rein magnetischen Kraftübertragung
eine übertragung durch die Magnetfelder induzierter Wirbelströme auf, wie sie von
Wirbelstrombremsen bekannt sind. Die induzierten Wirbelströme bringen eine starke
Erwärmung der verschiedenen Kupplungsteile mit sich. Diese Wärme wird bisher durch
Kühlvorrichtungen aus der Kupplung entfernt. Es sind darüber hinaus bei Wirbelstrombremsen
auch Maßnahmen bekanntgeworden, mit denen Schäden an der Kupplung durch die Ausdehnung
erwärmter Teile vermieden werden, indem den erwärmten Teilen eine besondere Form
gegeben wurde oder indem mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung eine feste Spaltbreite
zwischen einem festen und einem sich drehenden und sich erwärmenden Teil, unabhängig
vom Erwärmungsgrad, eingestellt wird.
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Eine elektromagnetische Wirbelstromkupplung 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. Diese nimmt den um die Achse des Spulenkörpers gewickelten Draht auf,
der zur Felderregung dient. Das magnetische Feld wird durch Gleichstrom erzeugt,
der durch den Draht der Spule fließt. Die Stärke der Erregung und damit die Größe
des in der Kupplung auftretenden Schlupfes wird mit Hilfe der Stromstärke variiert..
Der Induktor ist in drei Ringe unterteilt. Diese Unterteilung dient dazu, den durch
die Spulenerregung gebildeten Magnetfluß über den Induktor in den Anker zu bringen.
Zu diesem Zweck ist der mittlere Ring aus nichtmagnetisierbarem Material gefertigt,
das die beiden äußeren eisernen Ringe voneinander trennt. Diese dreiteilige Anordnung
hat einen viel höheren Wirkungsgrad als eine ebenfalls bekannte einteilige Anordnung,
die an Stelle des mittleren Ringes nur eine starke Ausdrehung aufweist.
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Der nichtrnagnetisierbare, mittlere Induktorring ist aus einer Legierung
mit Aluminium als Hauptbestandteil gefertigt. Er verjüngt sich nach außen in die
Form eines Doppelkonus. Er hat einen kleineren Durchmesser als die beiden eisernen
Ringe des Induktors. Dadurch greifen die an den Konusflächen anliegenden, eisernen
Ringe über den AI-Ring hinaus. Außen, am Ende der Konusfläche, tragen diese übergreifenden
Eisenringe einen etwa 1 mm starken, 2 mm hohen Ringfalz. Die Doppelkonusform und
der kleinere Durchmesser des mittleren Induktorringes wurden gewählt, damit die
beiden eisernen Ringe des Induktors ihre gegenseitige Lage bei Temperaturänderungen
nur parallel zur Antriebsachse, nicht aber radial verändern und damit der mittlere
Ring sich nicht über die Außenmaße des Induktors . dehnen kann. Denn jede radiale
Änderung des Induktors führt bei der notwendigen, geringen Spaltbreite zwischen
Anker und Induktor von 0,3 bis maximal 0,5 mm zu Störungen in der Kupplung.
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Der gegenseitige Abstand zwischen den umlaufenden Teilen muß verständlicherweise
klein sein, damit die Kupplung einen.. ausreichenden Wirkungsgrad erhält. Sonst
wird die magnetische Erregung zu sehr geschwächt.
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In die zylindrische Innenwand des Ankers und in die ihr gegenüberliegende
Außenwand des Induktors sind Kupferlamellen, bündig mit der zugehörigen Wand und
parallel zur Drehachse, eingelassen. Sie dienen dazu, den homogenen Verlauf des
Magnetfeldes bei umlaufendem Induktor zu stören, um wechselnde Magnetfelder zu bilden
und dadurch elektromotorische Kräfte zu erzeugen. Da sie sowohl an der Außenwand
des Induktors als auch der Innenwand des Ankers eingelassen sind, tritt eine Erwärmung
durch Wirbelströme sowohl im Induktor wie: auch im Anker auf: Erfahrungsgemäß kann
die Kupplung nur geringe Zeit (oft nur 20 Minuten) und mit geringem Schlupf
(bis
15 O/o) arbeiten. Bei längeren Laufzeiten und größerem Schlupf frißt sich die Kupplung
fest.
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Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung, die diese Nachteile vermeidet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Festfressen einer elektromagnetischen
Wirbelstrom kupplung zu vermeiden, die mit langen Laufzeiten und mit großem Schlupf
arbeitet, wobei deren Induktor einen zwischen zwei magnetisierbaren Ringen angeordneten,
nicht magnetisierbaren Ring aufweist und von dem abtreibenden Anker durch einen
sehr engen Spalt (0,3 bis 0,5 mm) getrennt ist.
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Die Erfindung löst ihre Aufgabe durch einen Induktor, dessen mittlerer
Ring aus Bronze besteht und die beiden Außenringe zentriert, von denen jeder zu
dem Zweck auf der dem Mittelring zugekehrten Seite einen durch Ausdrehen gebildeten
Zentrierkragen aufweist. Die drei Ringe sind auf Paßsitz gearbeitet.
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Die Erfindung geht dabei von folgender Erkenntnis aus: Der Grund für
die Störungen liegt darin, daß bei einer starken Erwärmung des Induktors und des
Ankers der mittlere, nicht magnetisierbare Ring des Induktors sich bei der bekannten
Kupplung zu stark ausdehnt und infolgedessen die dünnen, einen Ringfalz bildenden
Enden der konischen Flächen an den Eisenringen des Induktors zu stark nach außen
drückt, so daß sie den Anker berühren. Dadurch frißt sich die Kupplung fest.
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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Wirbelstromkupplung
mit konzentrisch angeordnetem Anker und Induktor, der aus drei koaxial angeordneten
Ringen besteht, von denen die beiden aus magnetisierbarem Material gefertigten Außenringe
den Mittelring aus nicht magnetisierbarem Material einspannen, und bei der sowohl
die zylindrische Innenwand des Ankers als auch die ihr gegenüberliegende Außenwand
des Induktors parallel zur Drehachse angeordnete, bündig in die Wände eingelassene
Kupfer-Lamellen aufweisen.
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Gemäß der Erfindung wird der geschilderte Nachteil dadurch vermieden,
daß der mittlere, nicht magnetisierbare Ring des Induktors aus Bronze besteht und
die beiden Außenringe im Paßsitz zentriert, von denen jeder auf der dem mittleren
Ring zugewandten Seite einen zur Zentrierung dienenden Zentnerkragen aufweist. Dieser
zylindrische Ring ist leichter herzustellen als der bisherige Ring mit doppelkonusförmigem
Querschnitt. Außerdem gewährleistet der zylindrische Ring einen einwandfreien Paßsitz
der drei Ringe des Induktors aufeinander, der zur Eierhaltung des geringen Spaltspieles
unbedingt erforderlich ist.
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Die Zeichnung dient zur Erläuterung. Sie zeigt einen Axialschnitt
durch die Kupplung.
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Der feststehende Spulenkörper 1 ist von dem ringförmigen Induktor
2 und dieser von dem ringförmigen Anker 3 umgeben. Diese Teile sind koaxial um die
Antriebsachse 4 angeordnet, die zum Antrieb des damit verbundenen Induktors 2 dient.
Die Ringnut in dem Spulenkörper 1 enthält die Spule 5 mit dem ringförmig gewickelten
Draht. Der Induktor 2 besteht aus den drei Ringen 6, 7, 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 den Anker 3 fließt. Erfindungsgemäß wird der Ring 7 aus Bronze,
insbesondere AI-Bronze, AlBz 9, gefertigt und erhält zylindrische Form.