DE1256780B

DE1256780B - Elektromagnetische Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE1256780B
Application number: DE1963SC033012
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-03-26
Filing date: 1963-03-26
Publication date: 1967-12-21

Description

Elektromagnetische Antriebsvorrichtung Die Anmeldung betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung mit einem durchlaufenden Elektromotor und einer mit dessen Läufer fest verbundenen Antriebsscheibe, einer ihm gegenüber im axialen Abstand angeordneten, fest im Gehäuse der Vorrichtung sitzenden Bremsseheibe und einer im Luftspalt zwischen ihnen liegenden, mit der Abtriebswelle drehsteif verbundenen, jedoch mit der Antriebs- bzw. der Bremsscheibe durch axiale Verstellung mittels Reibung verbindbaren Kupplungs-Bremsscheibe, wobei auf die Kupplungs-Bremsscheibe sowohl dauermagnetisch erregte als auch elektromagnetisch erregte Kräfte einwirken und deren Umschaltung zwischen Antriebs- und Bremsscheibe durch das elektromagnetisch erregte Magnetfeld erfolgt.
Es ist bereits eine Antriebsvorrichtung dieser Art bekannt, bei der jedoch die Dauermagnete im Antriebs- bzw. Bremsteil untergebracht sind und der von ihnen ausgehende Magnetfluß durch einen Elektromagneten verstärkt oder geschwächt wird, wobei dann jeweils die Kupplungs-Bremscheibe mit dem Antriebs- oder dem Bremsteil kraftschlüssig verbunden wird. Diese Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß der vom Elektromagneten erzeugte Magnetfluß unmittelbar auf die Dauermagneten einwirkt und deshalb die Erregung des Elektromagneten nur mit Gleichstrom erfolgen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Schalthäufigkeit bei geringem mechanischem und elektrischem Aufwand zu erreichen.
Diese Aufgabe wird bei den vorausgesetzten Vorrichtungen gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kupplungs-Bremsscheibe mit einem Dauermagneten versehen ist, dessen Kraftlinien sich in der einen stabilen Arbeitslage über die Antriebsscheibe und in der anderen stabilen Arbeitslage über die Bremsscheibe schließen, wobei die Verschiebung von der einen stabilen Arbeitslage in die andere durch impulsweise erregte Elektromagneten erfolgt, deren magnetische Flußpfade von denen des Dauermagneten abweichen.
Die Antriebswelle wird beim Gegenstand der Erfindung also mit dem frei laufenden Rotor über eine Kupplung kraftschlüssig vermittels der Wirkung eines umlaufenden Permanentmagneten verbunden. Es ist somit nur die Masse der Kupplungs-Bremsscheibe zu beschleunigen, die auf etwa 20% des Rotor-Eigenschwungmomentes reduziert werden kann. Zur Stillsetzung der Antriebswelle erfolgt die Entkupplung elektromagnetisch dadurch, daß ein Elektromagnet die Kupplungs-Bremsscheibe axial verschiebt, wobei eine Bremsscheibe mit der Kupplungs-Bremsscheibe vermittels der Kraftwirkung des Permanentmagneten in Reibverbindung kommt. Bremsung und Beharrungszustand bewirkt also ausschließlich der auch für die Kupplung aktive Permanentmagnet.
Soll bei einem Antrieb eine extrem hohe Reversierbarkeit erreicht werden, so ordnet man - einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens entsprechend - in axialer Richtung zwei Elektromotoren an, deren frei auf einer gemeinsamen Abtriebswelle angeordnete Läufer entgegengesetzt umlaufen. Die fest auf der Abtriebswelle sitzende Kupplungs-Bremsscheibe wird dann jeweils von einem der jedem Rotor zugeordneten Elektromagneten beeinflußt und kraftschlüssig durch die Wirkung des Permanentmagneten mit diesem Rotor gekuppelt. Bei Reversierung erfolgt auf Entkupplung die sofortige Kupplung mit dem gegenläufigen Rotor. Hier wird also bei der Drehrichtungsumkehr nur die Masse der Kupplungs-Bremsscheibe wirksam.
Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die beiden Figuren.
F i g. 1 stellt einen Motor dar, bei dem der frei auf der Abtriebswelle laufende Rotor diese über eine Kupplung antreibt; F i g. 2 zeigt zwei Elektromotoren, deren gegenläufige Rotoren frei um eine gemeinsame Abtriebswelle laufen, die eine Kupplungs-Bremsscheibe trägt.
Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 sitzt der Läufer 1 auf einer Büchse 2, die sich frei auf der Abtriebswelle 3 dreht. Die fest mit der Büchse 2 verbundene Antriebsscheibe 4 trägt einen Kupplungsbelag 5. In die mit der Welle 3 axial verschiebbar, jedoch drehfest verbundene Kupplungs-Bremsscheibe 8 ist zwischen ihrer Nabe 6 und dem äußeren Scheibenteil ein Permanentmagnet 7 fest eingefügt. Mit dem Lagerschild 9 fest verbunden ist die Bremsscheibe 10 mit ihrem Bremsbelag 11, 12 und 13 sind die Jocheisen und 14, 15 die Erregerspulen zweier Elektromagneten. Die Kupplung zwischen der Kupplungs-Bremsscheibe 8 und der Antriebsscheibe 4 wird durch den vom Perinanentmagneten 7 ausgehenden Kraftfluß, der den in der unteren Schnitthälfte der Figur gezeigten Verlauf 16 nimmt und den Luftspalt ö = 0 werden läßt, bewirkt. Eingeleitet wird der Kupplungsvorgang durch kurzzeitiges Erregen des Elektromagneten 12, 14. Dieser übt hierbei eine kurzzeitige Kraftwirkung nach rechts auf die Kupplungs-Bremsscheibe 8 aus, die sodann durch das dauermagnetisch erregte Magnetfeld gegen die Antriebsscheibe 4 gepreßt wird. Analog wird durch den Magneten 13, 15 die Entkupplung und die Einleitung des Bremsvorganges bewirkt. Erregt man nämlich die Spule 15, so übt das entstehende Kraftfeld 17 eine Kraft in axialer Richtung über den Luftspalt öl auf die Kupplungs-Bremsscheibe 8 aus. Diese in axialer Richtung wirkende Zugkraft überwiegt die Haltekraft, welche der Permanentmagnet auf die Antriebsseheibe 4 ausübt, so daß die Kupplung gelöst und bei Auftreffen der Kupplungs-Bremsscheibe 8 auf den Bremsbelag 11 die Stillsetzung der Abtriebswelle 3 eingeleitet wird. Die Kraftlinien des Permanentmagneten 7 schließen sich nunmehr über die Bremsscheibe 10. Der Beharrungszustand wird auch hier von der Wirkung des Permanentmagneten ausgeübt.
In der F i g. 2 sitzt eine weitere Kupplungsscheibe 10 a mit Kupplungsbelag 18 fest auf der Büchse 19, die mit einem zweiten, im Gegensinn laufenden Rotor 20 verbunden ist. Beim Reversieren löst sich die Kupplungs-Bremsscheibe 8 unter der Einwirkung des erregten Elektromagneten 13, 15 von der Scheibe 4 und kuppelt mit der Scheibe 10 a. Die Kraftlinien des Permanentmagneten 7 schließen sich nun über die Scheibe 10a und stellen so den Beharrungszustand her. Während dieses Vorganges ist die Abtriebswelle 3 aus der vorherigen Drehrichtung heraus abgebremst und im Gegendrehsinn beschleuigt worden.
Hierbei sind - wie auch bei Bremsung und Hochlauf nach F i g. 1 - keine Anlauf- (bzw. Reversierungs-)Erwärinungen im Motor selbst entstanden. Die kinetische Energie des leer laufenden Rotors diente bei Einleitung der Kupplung sofort dem Hochlauf. Das Netz wird wenig belastet; Motorwicklung und Läufer sind therinisch kaum beansprucht. Für den Ein-, Aus- und den Umschaltvorgang ist jeweils nur der kleine impulsförmige Erregerstrom für den Elektromagneten zu steuern, was sowohl für das Netz wie auch für die Steuereinrichtungen vorteilhaft ist. Schließlich kann hier Wechselstromerregung für die Elektromagneten vorgesehen werden, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Eisenwege lamelliert auszubilden.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektromagnetische Antriebsvorrichtungen mit einem durchlaufenden Elektromotor und einer mit dessen Läufer fest verbundenen Antriebsscheibe, einer ihm gegenüber im axialen Abstand angeordneten, fest im Gehäuse der Vorrichtung sitzenden Bremsscheibe und einer im Luftspalt zwischen ihnen liegenden, mit der Abtriebswelle drehsteif verbundenen, jedoch mit der Antriebs- bzw. der Bremsscheibe durch axiale Verstellung mittels Reibung verbindbaren Kupplungs-Bremsseheibe, wobei auf die Kupplungs-Bremsscheibe sowohl dauermagnetisch erregte als auch elektromagnetisch erregte Kräfte einwirken und deren Umschaltung zwischen Antriebs-und Bremsscheibe durch das elektromagnetisch erregte Magnetfeld erfolgt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Kupplungs-Bremsscheibe (8) mit einem Dauermagneten versehen ist, dessen Kraftlinien sich in der einen stabilen Arbeitslage über die Antriebsscheibe (4) und in der anderen stabilen Arbeitslage über die Bremsscheibe (10) schließen, wobei die Verschiebung von der einen stabilen Arbeitslage in die andere durch impulsweise erregte Elektromagneten erfolgt, deren magnetische Flußpfade von denen des Dauermagneten abweichen.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Bremsscheibe (10) durch eine mit einem in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Elektromotor verbundene weitere Kupplungsscheibe (10a) ersetzt ist. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Kupplung zugeordneter Elektromagnet (12, 14) als konzentrischer Ring die Antriebsscheibe (4) und einen Teil der Kupplungs-Bremsscheibe (8) so umschließt, daß sich das durch ihn erregte Kraftlinienfeld über beide Teile schließt und diese dabei axial aufeinanderpreßt. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Funktion der Bremse zugeordneter Elektromagnet (13, 15) als konzentrischer Ring die Bremsseheibe (10) und einen Teil der Kupplungs-Bremsscheibe(8) so umschließt, daß sich das durch ihn erregte Kraftlinienfeld über beide Teile schließt und diese dabei axial aufeinanderpreßt. 5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenläufig angetriebene Kurzschlußläufer frei auf der gemeinsamen Antriebswelle rotieren und die jedem zugeordnete Kupplungsscheibe (4 bzw. 10 a) mit je einem Teil der Kupplungs-Bremsscheibe(8) von je einem Elektromagneten umschlossen ist und daß sich das von diesen erregte Kraftlinienfeld über die jeweiligen Scheiben schließt und diese axial aufeinanderpreßt. 6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet zwischen der Nabe (6) und dem äußeren Teil der Kupplungs-Bremsscheibe (8) so angeordnet ist, daß sich sein Kraftlinienfeld über diese Teile und die jeweils diesen Teilen bei Luftspalt 3 = 0 nahe liegende Antriebsscheibe (4, 10a) oder Bremsscheibe (10) schließt und eine kraftschlüssige Verbindung dabei herstellt. 7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Flußpfade der impulsweise erregten Elektromagneten massiv ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 814 485, 614 965, 871473; deutsche Auslegeschriften Nr. 1126 982, 1018 138, 1067 267; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1793 002.