DE1463896A1 - Reibungsloses magnetisches Getriebe - Google Patents
Reibungsloses magnetisches GetriebeInfo
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Description
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Reibuagslosen aitgn@rRirches Getriebe r.lrrrpl.@ @r@IW@111W I11 w-W 1Alli@.w Bei den bekannten Getrieben sind die iflr die Krafübertragnna nahwendigen Getriebeelemente mechanisch und/ oder hydraulisch krafschlüseig mitein- ander verbunden. Diene Getriebe gibt « Mt die wrncbiedeonten ]Cüwrts- möglichlceiten bei ve"rsräiedli"on Betslebnbedingmen; s. B. Getriebe mit reriuderlfahem oder festem Übern- bsw. Usterselsuf- rerbältnis, mit revernterbarena Wiriwngepiad oder selbst- - Es besteht nun ein Bedürfnis, ein Getriebe herzustellen, welches in einem sehr weiten Bereich der verschiedensten Einsatzmögliohkeiten bei unterschiedlichen Betriebebedingungen optimale Eigenschaften aufweist. Die Herstellungskosten eines solchen universell zu verwendenden Getriebes sollen niedrig gehalten werden. Die Wartung und Pflege man auf ein, Minimum reduziert werden. Besondere wichtig ist die einfache Aenderung des Ueber@etzungaverhältnissee: @enn man nun ein magnetisches Getriebe verwendet, so hat man eine ökonomische Synthese allen Forderungen. Die Kosten sind gering, da bei der Herstellung der einzelnen Getriebeteile keine engen Toleranzbereiche erforderlich Bind. Ebenso ist dies Getriebe einfach im Aufbau, z.B. koariale Austührung.
Die einzelnen:Getrtebeteile unterliegen keiner Abnützung mehr, da. .keine Teile meohaneoh>ineinandergreiten. Vielmehr werden die ƒinzolnen Getriebeteile durch einem magnetischen pluss kraft» eohlusoig verbunden. Daa-Getriebe ist also mechanisch reibunge- frei. Das jeweils äewttneohte üebersst$ungeverhältnis ist* elektrisch ein.- oder unsohaltbar. Bin weiterer Vorteil besteht darin,-dann* obwohl das.getriebe als 8perxgetriebe verwendet werden kann, infolge des praktisch reibungslosen Getriebes ein Wirkungsgrad von praktisch 100 f erzielt wird. 'gegen der geringen Wartung und Pflege, a.H. keine Schmierung der Teile, werden die Binratzmögliohkeiten noch erhöht, vor- nehmlich bei lnstrumonten, elektrischen Zählern, Rechengetrie- bene . - Die Erfindung ist dadurch gekenn$eiahnet, dass das Getriebe aus magnetieohen.Kupplungeelementen und aus treibenden und getriebenen Teilen besteht, welche voneinander um einenvor# bestimmten Abstand enttarnt sind, wobei dar Ganze derart in einem Gehäuse untorgebraoht ist, dass der magnetische Pluss durch die Elemente und Teile gesohloaeea.int. Das Verfahren zum Betrieb des reibu»gelo®en getrieben ist dadurch gekennzeichnet, dann die Aenäerung den magnetischen Widerstandes iritolge Ugeveraohmbung der treibend@rn und ge..:t_ : .. triebenen Teile bezüglich der die Kupplung*. kräfte erzeugt, wobei das Verhältnis der Anzahl der magneti- - Fig. 1 ein in der Zeichenebene abgerolltes Getriebe, Fig. 2, 3, 4, 5 Draufsiohten auf das Getriebe bei veraohiedenen ßetriebastellungen, Fig. 6 einen Schnitt durch ein aus mehreren Stuten bestehenden Getriebe, Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Getriebe mit elekrlasch umschaltbarem Uebersetzungsverhältnie und einem Schnitt entsprechend .der Linie A-A.
- In der Fig. 1 ist das Getriebe zwischen einem Nordpol und einem Südpol des Permanentmagneten 1 angeordnet. Das magnetische Getriebe besteht einmal aus dem Triebling 2, im N@ohfolgenden.
als "treibender Teil' genannt. Diener besteht aus zwei verschie- denen Materialien: paei weichmagnetisohe"`Zaterial mit hoher Per. meabilitLit tet dargestellt und mit 2a und 2b be- ze@chrie@ -sgdßr rialx nicht @ @ magnetisierbar, in langselenente S, 4, S, B. Diese gupplungsel«ente haben unter- einander einen bestimmten Abstand und sind a» weichagneti.. sehe= Material hergestellt. Die Kupplungselemente werden durch nicht magnetisierbare Bauteile in fester Lage brshglioh des tgnotcn gehalten. Diese Halteteile der Kupplungselemente 3 bis 6 sim.:der Vobsrsichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt. In einem geringen Abstand von diesen IWpplungsele-' wentƒn befindet sich dein getriebene Teil 7. Dieser getriebene `Taii weist in abwechselnder Beihmtolge Bezirke 8 und nicht nugnetisierbare Bezirke 9 auf. Die Pfeile 10 deuten aie'Dreäboweguagsrichtung des treibenden Voiles 9 und des ge- triebenen Teiles 7 "an. Der aus den Teilen 2s und 2b bestehende treibende Teil kann als ein Steg ausgotübrt sein, Brie er in. den naahtöIgenden Figuren darge- . steilt ist. Die Breite des Steges ist abhängig von dem Abstwzd der Kupplungselemente 3, 4, 5, 6 untereinander** Siese Zupplungs- olenonte können s.8: von sylindrischer Form sein, wie es auch aus den späteren Zeichnungen hervorgeht. Das in der ?1g.- 1 dar- bestellte getriebene Teil 7 kann folgendermassen hergestellt worden: In einer Platte aus peichmagaetischm Material sind iohrungan.9 angebracht. Diese Sohrumgon haben einen grösseren Durclaqosser als die Kupplungsele»nte 3 bin 6: Bein vorliegen- den Auafühxungstietspiel sind elf Rohrungen 9 in dem getriebenen :eil 7 angebracht: De=r dargestellte Obtrrebe hat bei elf Bohrungen 9 und zwbi Bezirken 2& und 'tb eia Ueberaotsungnerhältnis von - Ts = Anzahl der Löcher 9 auf dem getriebenen Teil 7 # Abstand Lochmitte 9 zu Lochmitte 9 auf dem getriebenen Teil 7 Durchmesser der Löcher 9 Durchmesser der Kupplungselemente 3, 4, 5, 6 ist um ein geringes kleiner als der Lochdurchmesser 9. To Anzahl Stege dos trebenden Teiles; @# Abstand von Stfitte zu Stegmitte # Abstand Rupplungselement/Mittelpunkt zu Rupplungselement/Mittelpunkt.
- p = Anzahl der Kupplungselemente k = ganze Zahl Damit wird das Uebersetzungsverhältnis des Getriebes: In den Pig. 1 bis 5 ist p = 4 gewählt. In dem umschaltbaren Getriebe nach Fig. 7 ist im äusseren Teilkreis p - 4 und im inneren Teilkreis p = 3 gewählt.
- Stegbreite des treibenden Teiles 2 ist ungefähr gleich ß Die genaue Stegbreite ist abhängig von
s) der 'Querschxiittstorm der .Kupplungselemente, :_ . b) der Umris®form den Steges in der blähe der Kupplungselemente, o), der gewünschten Getriebecharakteristik, die durch die Funktion des magnetischen. Blumen im Kupplungselement in Abhängigkeit vom Dreh.. winkel von 2 beetimt ist. .iie bereite oben erwähnt, weint das in * der Zig. 1 dargestellt* Ausfuärungsbeinpiel ein Ueberaetsungeverhältnie von 11 a 3 auf, d.h. bei einer Umdrehung d® e treibenden Teilen 2 um 3ät?a dreht sich das getriebene Teil ? um 3/11 R980. Wenn, nicht 4, - sondern 5 Kupplungselemente vorhenden wäre"`,' dann .ergäbe sich ein Ueberaetzungsverhältnie von 11 : 1. wenn nun die Sohl, der Löcher 9 im getriebenen Teil ? geändert wird, so ändert sich das Ueberr®t$ungeverhältnie ebenfalls. Dies wird bei den nächsten Vüguren näher erläutert. - Die Pig. 2 neigt das Getriebe in-Drauf aioht. Der treibende Teil 2 besteht-Ja wedentlioheil aus einen Steg aus weiohmane- tischem Material, dessen Enden mit 2a und 2bbeseiohnet einö. Unter diesem Steg ist eine niohtmagnetiaohe bialtevorriohtuetg angebracht fUr die magnetieohen Kapplung®elemente 3, 49 56. Die Haltevorrichtung ist, wie in..der Pig. 1, nicht dargestellt worden. Die Kupplungselemente 3 bis 6 sind $ylindergörmsg a@w### Nunmehr befindet sich der getriebene Teil nicht mehr im stabilen Gleiehgewioht; um seine neue 0leiohgewiohtslage einzunehmen, muss er sich um 7/p -JM ZZr 3/88 in der gleichen Richtung drehen, wie der treibende Teil. Die neue Lage der Getriebetei- le. ist in na*3 dargestellt. In der Pig. 4 ist die gw der einzelnen Getriebeteile zueinander dargestellt, nachdem der Stegteil 2b abermals um einen 45o--Sohritt in Pivilriohtung weitergedreht hat. Der Steg- teil 2b befindet sich nun Uber-dem äupplungselement 6. Der h m gne- tische Flues hat aioh also .während der Drehung des Stegtellee 2b vorn Kupplungselement 5 auf das.Kuppiuageelement 6 verlagert. und dadurch wurde der getriebene Teil 7 b A/p -,f Weitergedreht. Dies ist aus der Pig. 4 eraiohtlioh. Die hig. 5 zeigt einen weiteren 45o-Sohritt des Stegteilea 2b in Pfeilrichtung. Hierbei ist besonders darauf hinzuweisen, dass unterhalb des Stegteileo 2b.kein Kupplungselement mehr vorließt. Die magnetische Kupplung zwischen treibendem Teil 2, Kupplungselementen 3 bin 6 und getriebenem Teil 7 wird nun von dem Btegteil 2a vorgenommen, welchir, wie'die.Pigö 5 zeigt,- ' sich über dem Kupplungselement 3 befindet* Abermals hat diese Verlegung den magnetischen Plueeer eia Porteohreiten den ge- triebenen Teilen 7 uurt g#/P # ,/zur äolge, ;denn nun der Stegteil 2a siah teiN@""'1 +- - Sohr1tt in Pfeilrichtung bewegt, dann erhält. m= die gleiche Stellung den - In der Fig. 6 wird gezeigt, wie drei Einzelgetriebe hintereinander ungeordnet und zu einer Einheit zunammentgebaut werden können. Der treibende Teil 2 ist mit einer Eingangswelle 11 verbunden. Die Kupplungselemente (es ist nur ein Kupplungselement 4 dargestellt) werden von einem Haltering 12 in ihrer Lage festgehalten. In einem gewissen Abstand vom Kupplungeelement 4 befindet sich das getriebene Teil 7, in welchem die Löcher 9 eingelassen sind. An diese erste Getriebestute sohlieeet sich die weitere Getriebestufe an. Sie besteht ebenfalle aus einem getriebenen Teil 21 mit Kupplungselementen 41, Haltering 121, getriebenem Teil 71. In diesem getriebenen Teil befinden eich die Löcher 91. An diese zweite Getriebestufe sohliesst sich eine dritte Getriebestufe an mit treibendem Teil 22, Kupplungselementen 42, deren Haltering 122, dem getriebenen Teil 72 und den zugehörigen Löchern 92. Die einzelnen Getriebestuten laufen auf einer Ausgangswelle 13, welche mit dem getriebenen Tei1:72 starr verbunden ist, lan beachte,
dass die Abtriobätolle 7 baw. 71 mit den Antriebsteilen 81 bzw. 22 starr verbunden sind, und dass wich diene teile auf der Wolle 13 frei drehen kämen. Die canxe Vorrichtung ist in einem Gvbituse 14 untergebracht, in welchem eia permanentmagnet IS vorhanden tot. Die Wirkung*. weine dieser in der Via: 8 dargestellten Anordnung tat folgendes Nena die Volle 11 den treibenden Teil 2 wob eine Umdrehung weiter. dreht; so dreht sich das getriebene Teil y um einen geringeren wotrag weiter. Das Uebersetsungsverhältnie richtet sich nach der hnznhl*der_Löcher 9 zu der Anzahl der Stegs 2a; 8b, im treibenden Teil z. Beispielshalber soll angenommen worden, dass in. gleicher 17oise'wie es bei den bisherigen der lall Va!, der treibende Teil a zwei Otegteile 2a, $b aufweisen und des triebc:ae Teil 7 elf Löcher 9 aufweisen soll. 2s ist also einiFOeber# notaune von 3 s 11 in der ersten Getriebestute vorgenoss;en worden. @ter zweiten Oetriobestuterbestehend aus des treibenden Teil 21, den Xupplungselementen 41, sowie deren Haltevorrichtung 121,e den epeaen Teil 71 mit den Löchern 91, kann entweder das gleiche tsungsverbältnis vorgesehen sein oder ein anderen Verbittet* genommen werden. Zu der dritten Getriebestufe, die sich hier sn- schliesst, kann ebenfalls eia anderes oder auch dasselbe @ebtx Zaunes- verhsltate gewrt werden. Infolge dieser vielen Km*inatiosslichketten , kann man. so der Vene 13 jedes nur denkbare @bersetsnagsvstltns ab .4 greifen gegeaaber der Droun an der welle U. In der rig. 7 ist - ähnlich wie in den riguren 2,3,4,5 - die Draufsicht eines magnetischen Getriebes gezeichnet worden. Ein Unterschied besteht allerdings darin, dass auf zwei Teilkreisen - 10 und 14 eine verschiedene Anzahl von Löchern 9 und Kupplung»- . elewnten 3,4,5,6 vorgesehen sind. Au! dem Teilungskreis 10. sind elf Löcher 9 angeordnet und vier Kupplungselemente 3,4,5,6. Auf dem Tallungekreis 14 sind sehn Löcher 9 und drei Kupplungselemente 3,4,5,6 angeordnet. Der Steg des treibenden Teil» 2 überstreicht mit seinen beiden Hälften 2a und 2b beide Lochreiben bsw. Reihen der Kupplungselemente. Eine Desonderkeit bei dieser Anordnung ist, dass bei dem in fig. 7 dargestellten Getriebe kein Permanentmagnet verwandet wird, sondern ein aus weichmagnetisahemllatesials be- stehendes Gehuusesjund die Kupplungselemente 3 bin' 6 werden mit Windungen umgeben, so dass auf diese Weise slektroragnete entstehen. Dieses ist andeutungswiese in einer Ansicht obeajbalb der-rig. 7 dargestellt. In dieser Ansicht sind die Zupplungselerente 3 und 5 mit Windungen 15, 16, 17 ausgerüstet. Mit Hilfe dieser Getriebeanordnung können also vier verschiedene Uebersetsungsverhältnisse z.8. 11 : 3, 11 s 1, 10 s Z, 10 : 1 wahlweise ein- oder ausgeschaltet werden. its lassen sich natürlich auch andere Uebersetzungswrhultnisse schaffen als v" en fenaie in dop rig. 7 dargestellt, 644% . Als eine weitere Besonderheit des in der rig. 7 dargestellten Getriebes ist zu dass der Steg an der Stelle, wo er über den inneren Teilungskreis 14 streift/ schmaler ausgeführt ist-als an seinen Kussoren- Kaden 2a und 2b. Dieses hängt damit ausa:amen, dass die Kupplungselemente ,-3 bis 6 des inneren Teilungskreises dichter beieinander liegen als-die- jenigen aus dem äusseren Teilungskreis. - I Aus der lrig*, T geht weiter hervor, dass auf dem inneren Teilungskreis 14 weitere zupplungselemente Je und 10 angebracht sind, In gleicher Weise ist auf dem' äusserem Teilungskreis 10 ein sWiteres Kupplungselement '0 angebracht. Ueborsetzungaverhältnis kann man hadern, in dem aas einmal vom itusserea Teilungskreis 10 auf den inneren Teiluagskrets 14 Umschaltet. Dieses wird dadurch erreicht, dass die entsprechenden Kupplungselemente 3,4,5,B ' das entsprechendem Teilungskreises 10 abgeschaltet und die 1gupplunßs# olononte 3,4,.5,6 des tanoren Tellwngskreises 14 sugesebaltet werden, Indem Wiadwffl 15,14"1? sifschUtet wrd»* U» weitere :Arte des UoborsetxuhgsverhUtnis zu erhUt .»a dadusoh, dass die Bora den Stogcs und die Verteilung der =upplungsele»nte über den Teilkreis verändert werden kann, Dieses wird in nachfolgenden anhand an Beispielen NPIfCV mehr erläutert erden. t:'cnn nun nur der äussere Teilungskreis 10 mit seinen gupplungselementea 394,5,6 benutat werden soll, dann ergibt sich ein gebersetsungsverhältnis von 11 s 3, Dieses ergibt sich aus der r'ormel ' T ol 4 x _ Tr . p --4 i Wenn nun die Zupplungseleaeate 3,4,5,6 des fiusserea Teilungsxretses 10 abgeschaltet werden und dafür die Kupplungselemente 3,4,5,ß des inneren Teilungskreises zugeschaltet werden, ergib! sich am folgendes geber# setaungsverhältnis/obigsr lormel. . ran nan ein anderes Uebersetzungavorhäitnis haben, so wtrdc,,%. 6eiapielsweiso die Zupplungoolenonte 3,4,5,6 des inneren Toilungs- t:rolacn 14 ab; esehaltot und die Kut.pluneaclemento dos uuosoron Toiluirgckreises 10 .wieder zugeschaltet. Allerdings ist dabei zu b,;r#sclezichtigon, sinn: nun auch das ICuVplunggoloment 20 zusätzlich hi:augerchaltot wirst, xa ergibt sich nun folgenden Llebörsotzungs- ' verica.itais Lor.WSa obiger Formel @ = -- :,o'..'.1. nua noch ein anderes Ueborsetzungflvorhr@ltnis vorgenommen worden, z.D./ dujs der Steg 2b den Toilungsuroio 14 nicht tiborstreicht, so dass in ¢iezcm Falle nur ein einziger Steg 2u den Tailungokreio übor# atroic::r . dann wird der jussere Toilungo::robn abgeochaltet@ und im 1:?1@3@'G ToilunGskroie worden die @ui,pl@:ci,@ceor:ontcs 3,IS,lg eingoschaltot. Lz ergibt sich nun ge-äca obiger Formel ein Ucbersetzungsvorhiltnis 4 , 3,3 rDzi den drcs aasten Soipiolen wurüo k # 1 gew:@?@nlt. ßoim letzten Deistxtel ist aus Sfülalotrierrind013 iC - 3.gn,ow#itIt worden cI`CSes , üUrch Men _ vier Boist.iole bczciglich c:eo Aeaderns des Ueborsotzungsverhxltnisses soll gezeigt worden wie gross die Auswahl- r:j-rlic!i?coit ist von Kombinationen, die dem erfindungsgemässen Getriebe Innewohnen'.
Claims (1)
-
Pst@atsas,prüabe @r.rmr sirr rr@r.rrr i@fteibungsloses magnetisches Getriebi, dadurch gekennzeichnet, daß es aus ferromagnetlsahen Kupplungealemenen besteht; welche von einem treibenden und eimm getriebenen Teil nm einen vorbestimmten Abttnd eatterot Bind" wobei das Gänse derart #n einem Gehäuse untergebracht ist, dnß der magnetische Flug geschlossen ist. a. Getriebe uaoh Anspruch 1, dadurch gßkonnxeiohmt, daß die nun fcrr. tisohem Material bestehenden Kupplmgerlemente zwischen dem treibenden und dem getriebenen Teil angeordnet sind. B. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende , und dar getriebene Teil diskrete maguetistdte >»wirke aufweisen. 4. Getriebe nach den,Aasprtlohen 1 bis i, dadurch gekemseiahnet, daß die ferromagnetisohen Kupplungselemente eine srlindrische Forts auf- weinen. b. Getriebe nach den AasprOchen 1 und a, geken®seichnet durch sirre @scharfe Trennung zwischen dem au» ferromagnetiechem Material bestehet Bereich und der obrigen Fläche des treibenden und der getriebenen Teiles.
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