DE1538789A1

DE1538789A1 - Electromagnetic clutch device

Info

Publication number: DE1538789A1
Application number: DE19661538789
Authority: DE
Inventors: Jaeschle Ralph Louis
Original assignee: Eaton Yale and Towne Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1965-10-06
Filing date: 1966-10-01
Publication date: 1970-02-19
Also published as: GB1131266A; ES331806A1; BR6682985D0; FR1501095A; CH459680A; DE1538789B2; US3329247A

Description

Anm.: Eaton Yale & Towne Inc 100 Erieview Plaza Cleveland, Ohio, USANote: Eaton Yale & Towne Inc 100 Erieview Plaza Cleveland, Ohio, USA

Elektromagnetische Kupplungsvorrichtung ä Electromagnetic clutch device Ä

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung, die ein rasches Anwachsen des zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Gliedern einer Kupplung übertragenen Drehmoments gestattet.The invention relates to an electromagnetic clutch device and, more particularly, to a device that includes a rapid growth of the between two relative to each other rotatable members of a clutch transmitted torque allowed.

Es wurde-bereits vorgeschlagen, einen raschen Anstieg eines gegebenen übertragenen Drehmomentes in einer elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung dadurch zu erhalten, daß anfänglich die Erregung der Kupplung mit" einer höheren Spannung erfolgt, als danach zum Aufrechterhalten der Übertragung des gegebenen Drehmomentes angelegt wird. Die vorgeschlagenen Anordnungen enthalten Jedoch komplizierte Schaltvorrichtungen zum Anlegen von Leistung atis zwei verschiedenen Quellen, während unterschiedlicher Erregungsphasen der Kupplung oder verwenden Reihenwiderstände, um einen Spannungsabfall nach der Anfangserregung der Kupplung zu erreichen. Die SchaltvorrichtungenIt has-already been suggested a rapid increase in one given transmitted torque in an electromagnetic clutch device by initially the excitation of the clutch takes place with "a higher voltage than afterwards to maintain the transmission of the given torque is applied. However, the proposed arrangements contain complicated switching devices to apply power atis two different sources while different excitation phases of the clutch or use series resistors to avoid a voltage drop after the initial excitation to achieve the clutch. The switching devices

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und die zweite Versorgungsquelle erhöhen beträchtlich den Aufwand der Vorrichtung. Die Verwendung von Widerständen hat den Nachteil, daß Leistung nutzlos verbraucht und in Wärme umgewandelt wird.and the second source of supply add considerably to the complexity of the device. The use of resistors has the disadvantage that power is uselessly consumed and converted into heat.

Von den verschiedenen Zielen der Erfindung ist insbesondere beachtenswert, daß eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung aufgezeigt wird, bei der eine außerordentlich rascheOf the various objects of the invention, in particular It is noteworthy that an electromagnetic clutch device is shown in which an extremely rapid

" Anfangserregung ohne komplizierte Schaltvorrichtungen ermöglicht wird, die keine beträchtlichen Leistungsverluste aufweist, keine zwei getrennte Stromversorgungen für die Anfangs- und Halteerregung einer Kupplung benötigt; ferner wird eine derartige Vorrichtung aufgezeigt, bei der eine Kupplung/eine Bremse abwechselnd, erregt wird, um beschleunigte Betätigungsgeschwindigkeiten zu erhalten. Außerdem wird ein Verfahren zum Erregen einer Feldwicklung einer derartigen Vorrichtung offenbart, um eine beschleunigte Betätigung der"Enables initial excitation without complicated switching devices that does not have significant power losses, does not have two separate power supplies for the Requires initial and hold excitation of a clutch; Furthermore, such a device is shown in which a Clutch / brake alternately, is energized to obtain accelerated actuation speeds. Also will discloses a method for exciting a field winding of such a device to accelerate actuation of the

) Vorrichtung zu erreichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung) Device to achieve. The device according to the invention

' ist einfach, zuverlässig und billig. Weitere Ziele und Merkmale ergeben sich von selbst oder sind nachstehend aufgezeigt.'is simple, reliable and cheap. Other goals and features arise by themselves or are shown below.

Kurz gesagt, ist die Erfindung anwendbar auf eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung mit zwei relativ zueinander drehbaren Gliedern und einer Feldwicklung, deren Erregung die Übertragung des Drehmoments zwischen den beiden Gliedern steuert. Zum Erzielen eines raschen Ansteigens eines gegebenen Drehmoments zwischen den genannten Gliedern wird die Wicklung durch eine Steuerung erregt, deren Spannungs-In short, the invention is applicable to an electromagnetic Coupling device with two relatively rotatable members and a field winding, the excitation of which Controls transmission of torque between the two links. To achieve a rapid increase in a given Torque between the mentioned links, the winding is excited by a control whose voltage

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vervielfacher eine Spannung mit einem ersten Pegel bei Leer- ' lauf erzeugt, die bei auftretender Belastung der genannten Wicklung auf einen zweiten Spannungspegel abfällt, der beträchtlich niedriger als der erste Pegel ist. Der zweite Spannungspegel ist ausreichend,um die Wicklung für die Dauerbetriebsübertragung des gegebenen Drehmoments zu erregen. Die Wicklung wird wahlweise mittels einer Schaltvorrichtung oder Schaltmitteln an einen Spannungsvervielfacher angeschaltet. Der Vervielfacher enthält eine Speichervorrich- " tung zum Speichern von Energie auf dem genannten ersten Spannungspegel, wenn keine Verbindung mit der Wicklung besteht. Beim Anschalten der Wicklung an den Vervielfacher wird die Wicklung anfanglich durch Erregung mit dem ersten Spannungspegel übererregt, so daß sich ,das genannte vorgegebene Drehmoment rasch aufbaut und nach Entladung der gespeicherten Energie die Wicklung dauernd mit dem genannten zweiten Spannungspegel erregtjwird, tun die Übertragung des genannten vorgegebenenDrehmoments zu cewährleisten. Der Ausdruck "elektro- λ magnetische Kupplungsvorrichtung" steht hier für Vorrichtungen, bei denen ein Drehmoment steuerbar zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Gliedern übertragen wird, gleichgültig ob eines von beiden oder beide Glieder rotieren. Beispiele derartiger Vorrichtungen sind Kupplungen, Bremsen und Dynamometer.multiplier generates a voltage with a first level when idling, which drops to a second voltage level which is considerably lower than the first level when a load occurs on said winding. The second voltage level is sufficient to energize the winding for continuous transmission of the given torque. The winding is optionally connected to a voltage multiplier by means of a switching device or switching means. The multiplier contains a storage device for storing energy at said first voltage level when there is no connection to the winding constituting said predetermined torque rapidly and after discharge of the stored energy the winding erregtjwird permanently connected to said second voltage level, to do cewährleisten the transmission of said predetermined torque. the term "electronic λ magnetic coupling device" refers to devices in which controllable torque between two members rotatable relative to one another, regardless of whether one or both members are rotating, examples of such devices are clutches, brakes and dynamometers.

Die Erfindung befaßt sich somit mit einer Vorrichtung und mit Verfahren, wie sie nachstehend beschrieben werden und ihr Schutnumfanr: wird durch die beigefügten Ansprüche "anrissen.The invention is thus concerned with an apparatus and with methods as described below and her Schutnumfanr: is outlined by the appended claims.

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.Verschiedene mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung . j werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert« Es.Various possible embodiments of the invention. j are explained below with reference to the drawings «Es

zeigt ' ·shows ' ·

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektromagnetischen Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung,Fig. 1 is a schematic representation of an electromagnetic Coupling according to the present invention,

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm zur Steuerung'der Vorrichtung nach Fig. 1 mit Mitteln zur beschleunigten Betätigung der Kupplung oder Bremse,2 shows a circuit diagram for controlling the device according to Fig. 1 with means for accelerated actuation of the clutch or brake,

Fig. j5 ein Schaltungsdiagramm einer abgewandelten Steuerschaltung zu beschleunigten Betätigung der Bremse allein,Fig. 5 is a circuit diagram of a modified control circuit to accelerate actuation of the brake alone,

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer Abwandlung, wobei die Kupplung mit einem niedrigeren Spannungspegel erregt wird, als der Anfangs- oder Halteerregungspegel der Bremse beträgt,Fig. 4 is a circuit diagram of a modification, wherein the Clutch energized at a lower voltage level is than the initial or holding excitation level of the brake,

' Fig. 5 ein Diagramm einer Schaltung zur Steuerung einer elektromagnetischen Bremse mit extrem hoher Verzögerung, und \ Fig. 6 ein Schaltdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. .'Fig. 5 is a diagram of a circuit for controlling an electromagnetic brake with extremely high delay, and \ Fig. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the invention. .

Gleiche Bezugszeichen sind für die entsprechenden Teile in allen Figuren verwendet.The same reference numerals are used for the corresponding parts in used in all figures.

Es. wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen, wo in Fig. 1 schematisch eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung einer ' Art gezeigt ist, wie sie für die Steuerung der Erfindung besonders brauchbar ist. Die elektromagnetische Kupplungsvor-It. reference is now made to the drawing, where in FIG schematically an electromagnetic clutch device of a 'kind is shown as it is particularly useful for the control of the invention is useful. The electromagnetic clutch

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richtung besteht sowohl aus einer Kupplung 11 als auch aus einer Bremse 13, die vorzugsweise mittels Reibung arbeiten und so angeordnet sind, daß sie die Drehzahl einer angetriebenen Welle 15 steuern, wobei die Drehenergie einem "Motor 1? entnommen wird. Die Welle des Motors'17 ist mit ¹ einem Kupplungsantriebsglied verbunden, das im -vorliegenden Falle als eine rotierende Elektromagnetanordnung 19 mit einer Feldwicklung oder Spule 21 gezeigt ist. Strom wird der Wicklung 21 durch geeignete (nicht gezeigte) Schleifringe zugeführt, E.in scheibenförmiger Anker 23 ist auf der Ausgangs- oder Abtriebswelle 15 befestigt. Der Anker 23 ist in dem Feld der Elektramagnetanordnung 19 angeordnet, so daß beim Erregen der Wicklung 21 der Anker in Reibungseingriff mit dem Antriebsglied 19 gezogenwird. Somit kann ein Drehmoment wahlweise.zwischen den Gliedern 19 und 23 durch Steuerung der Erregung der Wicklung 21 übertragen werden.direction consists of both a clutch 11 and a brake 13, which work preferably by means of friction and are arranged to control the speed of a driven shaft 15, the rotational energy being taken from a "motor 1". 17 is connected to ¹ a clutch drive member, which in the present case is shown as a rotating electromagnet assembly 19 with a field winding or coil 21. Current is supplied to winding 21 through suitable slip rings (not shown), E. In a disc-shaped armature 23 is on the Output or output shaft 15. The armature 23 is arranged in the field of the electromagnetic assembly 19 so that when the winding 21 is energized, the armature is drawn into frictional engagement with the drive member 19. Thus, a torque can be selectively applied between the members 19 and 23 by control the excitation of the winding 21 can be transmitted.

Die Bremse 13 ist _s von ähnlichem Aufbau wie die Kupplung 11 und besitzt einen Anker 24 sowie einen Elektromagnet^, der mit einer Feldwicklung oder -spule 37 umwickelt ist. Bei der Bremse ist Jedoch der Elektromagnetaufbau ortsfest, d.h., nicht drehbar am Rahmen oder an einem anderen stationären Bezugspunkt, beispielsweise 29, befestigt. Wenn die Wicklung 27 erregt wird, erfolgt ein Anziehen des Ankers 24 in Rei« bungseingriff mit dem Elektromagneten 2$_t so daß. ein Brems« drehmoment, zwischen dem Elektromagneten 25 und der Welle 15 ausgeübt, wird» ^„._Ä The brake 13 is _s similar in construction to the coupling 11 and has an armature 24 and a solenoid ^, which is wound with a field winding or coil 37th In the case of the brake, however, the electromagnet structure is fixed, that is to say, non-rotatably attached to the frame or to another stationary reference point, for example 29. When the coil is energized 27, an attraction of the armature 24 in Rei "occurs bung engagement with the electromagnet 2 $ _t so that. a braking torque, exerted between the electromagnet 25 and the shaft 15, is "^". _Ä

ORtGiNALlNSPECTEOORtGiNALlNSPECTEO

Aufgrund der Induktivität der Wicklungen 21 und 27 und des Auftretens von Wirbelströmen in den'gewöhnlich nicht aus Lamellen bestehenden magnetischen Gliedern der Kupplung ,und der Bremse reagiert keine dieser Vorrichtungen sofort beim Anlegen einer Spannung an die entsprechende Wicklung. Es vergeht vielmehr eine merkliche Zeit, bevor Strom in der Wicklung fließt und das über die Kupplung übertragene Dreh-Due to the inductance of the windings 21 and 27 and the occurrence of eddy currents in the 'usually not off Discs existing magnetic members of the clutch, and none of these devices reacts immediately when the brake Applying a voltage to the corresponding winding. Rather, it takes a noticeable amount of time before electricity enters the Winding flows and the torque transmitted via the coupling

^ moment seinen Betriebswert erreicht. Um einen rascheren Aufbau des Stromes und des Drehmomentes zu erzielen, werden die Wicklungen 21 und 27 über eine Spannungsvervielfacher-Steuerung 30 erregt. Wie nachstehend noch,im einzelnen beschrieben wird, bewirkt diese.Steuerung eine Übererregung einer Wicklung durch anfängliches Erregen derselben mit einer Spannung, die höher ist als diejenige Spannung, die zum Aufrechterhalten der Erregung der Wicklung bei der DauerbetriebsUbertragung des gewünschten Drehmoments erforderlich ist. Diese Anfangstibesrregung wird ohne die Verwendung, einer Vielzahl von^ moment has reached its operating value. In order to achieve a faster build-up of the current and the torque, the Windings 21 and 27 via a voltage multiplier control 30 excited. As will be described in detail below, this control causes overexcitation of a winding initially exciting the same with a voltage higher than that required to maintain the Excitation of the winding is required for continuous operation transmission of the desired torque. This initial excitement will without the use of a variety of

" Stromversorgungen und ohne zeitgesteuerte Schaltvorrichtungen zur Umschaltung erzielt."Power supplies and without timed switching devices achieved for switching.

Die Fig* 2 veranschaulicht eine Steuerschaltung gemäß der Erfindung, die ein beschleunigtes Errege» sowohl der Kuppltjngsals auch der Bremswioklung 21 bzw. 27 ermöglicht. Die Kupplungsund Bremswicklung werden aus getrennten Stromversorgungen erregt, die einen Spannungsvervielfacher besitzen, der aus einer Spannungsverdoppler-GleichriGhtersehaltung besteht, die Energie aus einer Wechselstromquelle zieht, welche durchFIG. 2 illustrates a control circuit according to FIG Invention that accelerated excitation both of the clutch and the clutch also the Bremswioklung 21 and 27 allows. The coupling and Brake windings are energized from separate power supplies that have a voltage multiplier that turns off a voltage doubler rectifier circuit that draws energy from an alternating current source passing through

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zwei Wechselspannimgs-Versorgungsleitungen Ll und L2 dargestellt wird. Die BremsspannungsVersorgung enthält zwei Gleichrichter oder Dioden Dl und D2, die mit der Leitung Ll mit entgegengesetzter Polung verbunden sind, so daß jede mittels Einweggleiehrichtung eine pulsierende Oleichspannung erzeugt, die an jeweils einen von zwei Filter- und Speicherkondensatoren Cl und 02 gelegt wird. Eine Klemme jedes Kondensators ist gemeinsam mit der Leitung12 verbunden. Infolge der entgegengesetzten Polung der JDioden Dl und D2 werden die Kondensatoren Cl und C2 mit entgegengesetzten Gleichspannungen in bezug auf die Leitung L2 während abwechseüider Halbperioden der angelegten Wechselspannung aufgeladen. Somit arbeitet diese Schaltung als Spannungsverdoppler, wobei die bei Leerlauf an den Kondensatoren* Cl und C2 zusammen oder in Reihe erzeugte Spannung annähernd gleich der doppelten Spitzenversorgungsspannung ist. Die Bremswicklung 27 wird wahlweise mittels eines Kontaktsatzes SlA eines Schalters Sl gelegt, der beispielsweise ein elektromagnetisch betätigtes Relais sein kann. { two AC voltage supply lines Ll and L2 is shown. The braking voltage supply contains two rectifiers or diodes Dl and D2, which are connected to the line Ll with opposite polarity, so that each generates a pulsating DC voltage by means of one-way sliding direction, which is applied to one of two filter and storage capacitors C1 and 02. One terminal of each capacitor is commonly connected to line 12. As a result of the opposite polarity of the diodes D1 and D2, the capacitors C1 and C2 are charged with opposite direct voltages with respect to the line L2 during alternating half-periods of the applied alternating voltage. This circuit thus works as a voltage doubler, the voltage generated at the capacitors * Cl and C2 together or in series when there is no load is approximately equal to twice the peak supply voltage. The brake winding 27 is optionally placed by means of a contact set SlA of a switch Sl, which can be an electromagnetically operated relay, for example. {

Die Spannungsregelcharakteristik von Spannungsvervielfacherschal tungen ist üblicherweise sehr schlecht, da die Spannung unter Belastung wesentlich geringer ist als die Leerlaufspannung. Die Regelcharakteristik hängt in hohem Maße von dem Wert der verwendeten Kondensatoren ab. Bei der in Pig. 2 veranschaulichten Vorrichtung sind die Nennwerte der Kupplungsuhd Bremswicklung 21 und 27 derart gewählt, daß die für den Voll- oder Dauerbetrieb erforderliche Spannung beträchtlich ■, * ■The voltage regulation characteristic of voltage multiplier scarf performance is usually very bad because of the tension under load is significantly lower than the no-load voltage. The control characteristic depends to a large extent on the value of the capacitors used. In Pig. The device illustrated in Figure 2 is the nominal values of the clutch Brake winding 21 and 27 selected so that the voltage required for full or continuous operation is considerable ■, * ■

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* unter der Spitzenspannung der entsprechenden Versorgungen des Spannungsverdopplers liegt. Bei einer Vorrichtung, die beispielsweise aus dem Netz mit einer Effektivspannung von 110 V oder einer Spitzenspannung von ungefähr I50 V gespeist wird, lädt die Spannungsverdoppler-Stromversorgung für die Kupplungswicklung 21 bei Leerlauf, die durch die in Reihe geschalteten Kondensatoren CjJ und C4 dargestellte Kapazität auf eine Gesamtspannung von annähernd JOO V auf, Die Kupplungswicklung 21 kann beispielsweise für eine Dauererregung einen Nennwert von annähernd 50 V besitzen* Die Werte der Kondensatoren CT5 und c4 werden dann derart gewählt, daß die von der Verdopplerschaltung an die Kupplungswicklung bei Dauererregung angelegte Spannung annähernd 50 V_f ist, ein Pegel, der ein dauerndes Aufrechterhalten der Nenndrehmomentübertragung zwischen den zueinander drehbaren Teilen mittels der Kupplung gestattet.* is below the peak voltage of the corresponding supplies of the voltage doubler. In the case of a device that is fed, for example, from the mains with an RMS voltage of 110 V or a peak voltage of approximately 150 V, the voltage doubler power supply for the coupling winding 21 charges the capacitance represented by the series-connected capacitors CjJ and C4 when the coupling winding 21 is idle The coupling winding 21 can have a nominal value of approximately 50 V for continuous excitation, for example V _f is a level which allows a permanent maintenance of the nominal torque transmission between the mutually rotatable parts by means of the coupling.

Wenn die Kupplungswicklung 21 nicht an ihre Stromversorgung angeschlossen ist, so werden die Kondensatoren C^ und C4 doch geladen, so daß die Gesamtspannung über ihnen annähernd 300 V erreicht und eine beachtliche Energiemenge bei diesem Spannungspegel kapazitiv in ihnen gespeichert wird. Wenn somit die Kupplungswicklung 21 zu Beginn an ihre Stromversorgung durch Schließen des Kontaktes SlB angelegt wird, dann tibererregt die gespeicherte Energie die Kupplung 21 bei diesem höheren Spannungspegel, so daß sie voll erregt wird und ihr Nenndrehmoment viel rascher übertragen kann, als wenn die Spannung nurIf the coupling winding 21 is not connected to its power supply, the capacitors C ^ and C4 will be charged so that the total voltage across them reaches approximately 300 V and a considerable amount of energy is capacitively stored in them at this voltage level. If thus the clutch winding 21 is initially applied to its power supply by closing the contact SlB, then overexcited the stored energy the clutch 21 at this higher Voltage level so that it is fully energized and its rated torque can transfer much faster than if the tension only

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gleich dem Nennwert bei Dauererregung wäre. Die gespeicherte . Energie bringt eine Übererregung nur für eine verhältnismäßig kurze Zeit, so daß nach einer vorher bestimmbaren Verzögerung die von der Spannungsverdopplersehaltung gelieferte Spannung auf den Pegel ablällt, den der Verdoppler bei₄Dauerbelastung abgeben kann. Dieser Pegel ist,wie vorstehend erläutert, durch Bemessung der Werte für die Kondensatoren C3> und C4 derart gewählt, daß er im wesentlichen gleich der Nennspannung der Kupplungswicklung 21 ist.would be equal to the nominal value with continuous excitation. The saved. Energy brings an overexcitation only for a relatively short time, so that the voltage supplied by the Spannungsverdopplersehaltung ablällt after a predeterminable delay to the level of the doubler may, at ₄ continuous load. As explained above, this level is selected by dimensioning the values for the capacitors C3 and C4 in such a way that it is essentially equal to the nominal voltage of the coupling winding 21.

Eine ähnliche Situation ergibt sich bezüglich der Bremswicklung 27. D.h. die Kondensatoren Cl und C2 sind derart gewählt, daß sie eine Dauerbetriebsspannung abgeben, die im wesentlichen derjenigen für die Dauerbetriebserregung der Bremswicklung 27 entspricht. Wenn jedoch die Bremswicklung von ihrer Stromversorgung abgeschaltet ist, laden sich diese Kondensatoren auf eine Spannung auf, die im wesentlichen doppelt so groß wie die Spitzenspannung auf den Leitungen Ll und L2 ist. Somit { wird beim Anschalten der Bremswicklung 27 an ihre Spannungsversorgung durch Schließen des Schaltkontaktes SlA die Bremswicklung anfänglich übererregt, wodurch eine beschleunigte Bremswirkung erzielt wird. Nach Entladung der kapazitiv gespeicherten Energie bleibt die Wüclung 27 nachfolgend durch eine Spannung erregt, die im wesentlichen gleich der Spannung für die Nenndauererregung ist.A similar situation arises with regard to the brake winding 27. That is to say, the capacitors C1 and C2 are selected in such a way that they emit a continuous operating voltage which essentially corresponds to that for the continuous operating excitation of the brake winding 27. However, when the brake winding is disconnected from its power supply, these capacitors are charged to a voltage that is essentially twice the peak voltage on lines L1 and L2. Thus { when the brake winding 27 is connected to its voltage supply by closing the switching contact SlA, the brake winding is initially overexcited, as a result of which an accelerated braking effect is achieved. After the capacitively stored energy has been discharged, the winding 27 remains subsequently excited by a voltage which is essentially the same as the voltage for the nominal permanent excitation.

Es ist zu beachten, daß die Stromversorgung für die KupplungIt should be noted that the power supply for the coupling

. ' und die Bremse eine sogenannte "weiche" Spannungsregelcharakteri-. 'and the brake has a so-called "soft" voltage control characteristic

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stik besitzen und daß der Spannungsabfall bei Belastung keinen ohmschen Abfall darstellt, der beträchtliche Leistungsverluste bewirken und Wäremprobleme aufwerfen würde» DieSpannungsdif-• ferenz ergibt sich vielmehr infolge von Bl$ndspannung*~abfallen an den kapazitiven Elementen, wodurch kein merklicher Leistungsverlust auftritt. stik and that the voltage drop under load does not represents ohmic waste, which would cause considerable power losses and give rise to heat problems »DieSpannungsdif- • Rather, the difference arises as a result of the blind voltage dropping on the capacitive elements, as a result of which there is no noticeable loss of performance.

Unter gewissen Bedingungen braucht nur. eine der beiden Kupplungs-Wicklungen anfangs übererregt oder elektrisch "gezwungen" werden,Under certain conditions only needs. one of the two clutch windings are initially overexcited or "forced" electrically,

zu
um eine beschleunigte Erregung/er^-halten, während die andereto
to get one accelerated excitation, while the other

Wicklung lediglich mit ihrer Nennspannung zu erregt werden braucht. In Fig. 3 ist die Bremswicklung 27 wiederum an den Ausgang des Spannungsverdopplers bestehend aus Dioden Dl und D2 und Kondensatoren Cl und 02 anschließbar. Die Kupplungswicklung 21 Jedoch ist nicht mit einer gesonderten Spannungsverdoppler-Stromversorgung versehen, sondern kann mittels des Kontaktes SlB an einen (C2) der beiden Kondensatoren der Bremswicklung-Strom-Versorgung angeschaltet werden. Diese Kupplungswicklung 21 wird somit nur über Einweggleichrichtung versorgt und liegt nicht an einem Spannungsverdoppler oder -vervielfacher. Demgemäß ist die Kupplungswicklung 21 derart gewählt, daß ihre Nenndauerspannung annähernd gleich dem Wert der über den Einweggleichrichter gleichgerichteten, von den Leitungen Ll und L2 und dem Gleichrichter D2 kommenden Spannung ist. Im«Betrieb bewirkt die Steuerschaltung nach Pig· 3 im wesentlichen eine normale Arbeitsweise der Kupplungswioklung 21, sie bewirkt jedoch infolge der Spannungsabfall-Charakteristik der Verdopplerstromversorgung eine Anfangsübererregung der Bremswicklung 27, so daß eine schnelle AbbremsungWinding only needs to be excited with its nominal voltage. In Fig. 3, the brake winding 27 is again connected to the output of the Voltage doubler consisting of diodes Dl and D2 and capacitors Cl and 02 can be connected. The clutch winding 21, however does not come with a separate voltage doubler power supply provided, but can by means of the contact SlB to one (C2) of the two capacitors of the brake winding power supply be switched on. This clutch winding 21 is therefore only supplied via one-way rectification and is not applied a voltage doubler or multiplier. Accordingly, the coupling winding 21 is chosen such that its rated continuous voltage approximately equal to the value of the rectified via the half-wave rectifier, from the lines Ll and L2 and the rectifier D2 is the voltage. In operation, the control circuit According to Pig.3, essentially a normal mode of operation of the clutch winding 21, but it does cause initial overexcitation due to the voltage drop characteristic of the doubler power supply the brake winding 27, so that a rapid deceleration

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

• der Welle 15 erreicht werden kann. Da jedoch die Hälfte der ' * Verdopplerschaltung niemals in Leerlauf ist, wird das Verhältnis der Spitzenspannung zur Spannung bei voller Belastung nicht so groß sein als bei Verwendung der Schaltung gemäß Fig. 2.• the shaft 15 can be reached. However, since half of the '* Doubler circuit is never idle, the ratio will the peak voltage to the voltage at full load should not be as great as when using the circuit according to FIG Fig. 2.

Eine weitere Anordnung, bei der nur eine der Kupplungswicklungen anfangs überarregt ist, wird in Fig. 4 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Bremswickling 27 wahlweise mittels des Kontaktes SlA an die Spannungsverdoppler-Stromversorgung bestehend aus Dioden Dl und D2 und Kondensatoren Cl und C2 angeschaltet werden, wobei die Verdoppler-Stromversorgung wiederum aus den Leitungen Ll und L2 gespeist wird, wobei Ll bezüglich L2 eine Wechselspannung mit einem ersten Spannungspegel anbietet· Another arrangement in which only one of the clutch windings is initially overexcited is shown in FIG. at In this embodiment, the brake winding 27 can optionally by means of the contact SlA to the voltage doubler power supply consisting of diodes Dl and D2 and capacitors Cl and C2 are turned on, with the doubler power supply is again fed from the lines Ll and L2, with Ll offering an alternating voltage with a first voltage level with respect to L2

Die Kupplungswicklung 21 ist derart geschaltet, daß sie über eine einen Einweggleichrichter darstellende Diode D5 und den * Sehaltkontakt SlB von einer Versorgungsleitung LlA Leistung, bezieht, die eine Wechselspannung bei einem zweiten vorgewählten Pegel im bezug auf die Leitung L2 anbietet· Die an der Leitung LlA in bezug auf L2 liegende Spitzenspannung ist niedriger gewählt als die Anfangsspannung, bei der die Wicklung 27 übererregt ist, oder niedriger als der niedrige Spannungspegel, bei dem ihre Erregung gehalten wird. Somit wird die Bremswicklung anfangs übererregt, um ein rasches Anhalten der Welle 15 wie bei den vorhergehenden Beispielen zu erhalten. Die Erregung, der Kupplungswicklung 21 erfolgt jedoch nur bei einem Spannungs-The coupling winding 21 is connected in such a way that it draws power from a supply line LlA via a diode D5 representing a half-wave rectifier and the * Sehaltkontakt SlB, which offers an alternating voltage at a second preselected level with respect to the line L2 The peak voltage with respect to L2 is selected to be lower than the initial voltage at which winding 27 is overexcited or lower than the low voltage level at which its energization is maintained. Thus, the brake winding is initially overexcited in order to obtain a rapid stop of the shaft 15 as in the previous examples. However, the excitation of the clutch winding 21 occurs only when there is a voltage

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pegel, der niedriger als sowohl die Anfangs- als auch die Haltespannung an der Wicklung 27 ist. Es ist ersichtlich, daß die Spannungsdifferenz zwischen LlA und L2 so gewählt werden kann, daß sie gleich oder größer als die Spannung zwischen Ll und L2 ist.level that is lower than both the starting and holding voltages on winding 27. It can be seen that the voltage difference between LlA and L2 can be chosen so that it is equal to or greater than the voltage is between Ll and L2.

.Spannungsverviel.fächer· -mit Verdreifachung, Vervierfachung etc. der Versorgungsspannung haben gewöhnlich noch schlechtere. Voltage multiplier compartments - with tripling, quadrupling, etc. the supply voltage usually have worse

' Spannungs-Regeleigenschaften als Verdoppler. Es können somit mit anderen Worten größere Verhältnisse zwischen Leerlaufspannung und Belastungsspannung erzielt werden« Somit können durch Verwendung von Schaltungen mit höherem Spannungsvervielfachungsgrad in den Steuerschaltungen der Erfindung noch höhere Beschleunigungen erzielt werden. Bei der in Fig. 5 veranschaulichten Steuerschaltung wird die Bremswicklung 27 von einem Spannungsvervierfacher erregt, der aus einer Reihe von Dioden Do bis D9 besteht. Mehrere Kondensatoren C6 bis C9 koppeln'' Voltage regulation properties as a doubler. It can thus in other words, greater ratios between open circuit voltage and load voltage can be achieved by using circuits with a higher degree of voltage multiplication even higher accelerations can be achieved in the control circuits of the invention. In the illustrated in FIG Control circuit, the brake winding 27 is energized by a voltage quadruple consisting of a series of diodes Thu to D9 exists. Couple several capacitors C6 to C9

) Wechselspannung an jeden Gleichrichter in der Kette von den Leitern Ll und L2. Bei Leerlauf entwickelt diese Spannungsversorgung eine Spannung, die im wesentlichen gleich dem Vierfachen der Spitzenspannung zwischen den Versorgungsleitern Ll und L2 ist. Die Kondensatoren C6 bis C9 sind aufgeladen und stellen somit eine gespeicherte Energiemenge dar, die für) AC voltage to each rectifier in the chain of the Ladders Ll and L2. When idling, this power supply develops a voltage essentially equal to four times that is the peak voltage between the supply conductors Ll and L2. The capacitors C6 to C9 are charged and thus represent a stored amount of energy that is necessary for

einsr eine anfängliche Übererregung der Wicklung 27 mit/höheren Spannung über ihrer anfänglichen Verbindung mit der Stromversorgung ermöglicht. Bei ständiger Verbindung der Wicklung 27 mit der Vervielfacher-Stromversorgung jedoch fällt die an die Wicklung angelegte Spannung auf einen wesentlichan initial overexcitation of the winding 27 with / higher Voltage above their initial connection to the power supply enables. However, if the winding 27 is constantly connected to the multiplier power supply, the voltage applied to the winding to a substantial

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niedrigeren Wert ab, der größtenteils durch die einzelnen Kapazitätswerte der Kondensatoren C6 bis C9 bestimmt wird. Durch geeignete Wahl dieser Kapazitätswerte kann die von der Versorgung gelieferte Dauerspannung annähernd gleich der •Nennspannung der Wicklung 27 gemacht werden, obgleich dieser ,Wert sogar sehr klein im Verhältnis zur anfangs,durch den Vervierfacher gelieferten Spitzenspannung sein kann. Es zeigt sieh somit, daß die Steuerschaltung nach Fig. 5 eine sehr hochgradige, anfängliche Übererregung für extrem schnelles Einschalten der Bremse erreichen kann. Eine Kupplungswicklung kann selbstverständlich in gleicher Weise betrieben werden; ebenso kann eine Kupplung und eine Bremse abwechselnd auf diese Weise von getrennten Spannungsvervielfachern,wie anhand von Fig. 2 beschrieben, arbeiten.the lower value, which is largely determined by the individual capacitance values of the capacitors C6 to C9. By suitable choice of these capacitance values, the The continuous voltage supplied to the supply can be made approximately equal to the • nominal voltage of the winding 27, although this , Value even very small in relation to the initial one, due to the quadruple supplied peak voltage. It can thus be seen that the control circuit of FIG high level, initial overexcitation for extremely rapid activation of the brake. A clutch winding can of course be operated in the same way; a clutch and a brake can also alternate this way of separate voltage multipliers, as based on described by Fig. 2 work.

Fig. 6 veranschaulicht eine Steuerschaltung ähnlich der in Fig. 5 gezeigten. Der Spannungsvervielfacher der Leistung der Wicklung 27 zuführt, ist wiederum ein Vervierfacher mit Dioden I>6 bis D9, die in Reihe geschaltet sind. ExLne Gruppe von Kondensatoren CIl bis Cl4 koppeln Wechselspannung an jeden Gleichrichter. Die Wechselspannung ist jedoch durch Kondensatoren an die Gleichrichterstufen mit höherer Spannung geschaltet, die Leistung von den Niederspannungstufen und nicht von den Leitern Ll und L2 beziehen. Somit wirken bei Belastung die in Reihe geschalteten Kondensatoren als Wechselspannungsteiler, die einen noch größeren Abfall der Ausgangsspannung bewirken.FIG. 6 illustrates a control circuit similar to that in FIG Fig. 5 shown. The voltage multiplier of the power of the Winding 27 supplies, is again a quadruple with diodes I> 6 to D9 connected in series. ExLne group of capacitors CIl to Cl4 couple AC voltage to each rectifier. However, the AC voltage is connected to the rectifier stages with a higher voltage by capacitors, draw the power from the low voltage stages and not from the conductors Ll and L2. Thus, the act under load Series-connected capacitors as AC voltage dividers, which cause an even greater drop in the output voltage.

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Wenn diese Vervielfacherschaltung in einer Steuerung gemäß der Erfindung verwendet wird, so ergibt sich ein. erhöhtes Verhältnis der Anfangserregungsspannung zur Dauererregungsspannung. When this multiplier circuit is used in a controller according to the invention, the result is a. increased Ratio of the initial excitation voltage to the continuous excitation voltage.

Während verschiedene spezielle Spannungsvervielfacher zur Veranschaulichung gezeigt wurden, ist verständlich, daß esWhile various specific voltage multipliers have been shown for purposes of illustration, it will be understood that

k weitere derartige Schaltungen gibt, die wesentlich verschiedene Spannungspegel bei Leerlauf und voller Belastung erzeugen und bei Belastung keinen wesentlichen Leistungsabfall in der Stromversorgung bewirken. Derartige Schaltungen können bei der Ausführung der Erfindung verwendet werden. Während elektromagnetisch gesteuerte Reibungskupplungen und -bremsen gezeigt wurden, können auch andere Arpen von elektromagnetischen Kupplungen, die normalerweise nur nach einer Verzögerung erregt werden, beispeilsweise Wirbelstromkupplungen, vorteilhaft für die Erfindung verwendet werden. Auch besteht die MöglichkeitThere are k other such circuits which generate significantly different voltage levels at no-load and full load and do not cause a significant drop in power in the power supply under load. Such circuits can be used in practicing the invention. While electromagnetically controlled friction clutches and brakes have been shown, other ARPEN of electromagnetic clutches, which are normally energized only after a delay, beispeilsweise eddy current couplings can advantageously be used for the invention. There is also the possibility

" zwei oder mehr Kupplungen abwechslungsweise zum Antrieb einer Last von mit verschiedenen Geschwindigkeiten bzw. entgegengesetzten Richtungen angetriebenen Wellen zu verwenden."Two or more clutches take turns driving one Load of at different speeds respectively opposite Directions driven shafts to use.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich somit, daß die verschledenW Ziele der Erfindung erreicht und andere Vorteile erzielt wurden.It follows from the foregoing that the various Objects of the invention achieved and other advantages obtained became.

Während verschiedene Änderungen in den genannten Schaltungen und Verfahren ohne Abweichen von dem ErfindungsgedankenWhile various changes in the said circuits and methods without departing from the spirit of the invention

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möglich sind, soll der gesamte Inhalt.dervorstehenden Beschreibung und der Zeichnungen lediglich der Veranschaulichung nicht jedoch der Beschränkung dienen.are possible, the entire content of the description above is intended and the drawings are intended for purposes of illustration and not limitation.

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Claims

Patent claims:

1. Control device for an electromagnetic clutch with two relative to each other dreliraren members and a field winding, the excitation of which controls the transmission of torque between the two members, for quickly applying or changing a given torque between the members, characterized by

a voltage multiplier (30) which generates a voltage with a first level at no-load which, when the winding (21 or 27) is loaded, drops to a second voltage level which is considerably lower than the first level, the second voltage level for maintaining the Winding excitation is sufficient for the continuous transmission of the given torque and switching devices (SlA). for selectively connecting the winding to the voltage multiplier, wherein the multiplier means (θ) has for storing energy at a first voltage level when the winding is switched off by it, so that when turning ₄ of the winding to the multiplier, the winding initially by excitation at the first voltage level is overexcited and a faster build-up of the given torque results vaftä. the winding remains energized after the stored energy has been discharged at the second voltage level to maintain the transmission of the given torque *

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.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the voltage multiplier 00) is a rectifier circuit for generating DC voltage for exciting the winding from an AC voltage source and the devices consist of a capacity (G) to store the energy.

.J), control device according to claim 2, characterized in that the relative to each other rotatable members (19, 2j5-resp. 24, 25) can come into engagement by means of friction and brought into engagement magnetically when the field winding (21 or 27) is excited will.

4. Control device according to claim 2, characterized in that that the capacitance consists of at least two capacitors (e.g. Cl, C2) exists and the rectifier circuit has at least two rectifiers (e.g. Dl, D2) over which the capacitors alternate Loading.

5. Control device according to claim 2, characterized in that

that the rectifier circuit includes the capacity representative first \ and second capacitors (for example, Cl, C2), whose one terminal is always connected in common to one side of the AC power source ₁ and first and second rectifiers (z'.B. Dl, D2), each connecting the other terminal of a corresponding one of the capacitors to the other side of the AC voltage source, the rectifiers being oppositely polarized so that the capacitors are charged to voltages of opposite polarity with respect to one side of said source and wherein the switching devices connect the winding to the Series connection of the two capacitors turns on. BADORiGINAL 0 098 08/009 3

- 18 -. ■

6. Control device according to claim 5, characterized in that that the electrically controllable coupling has a third relatively rotatable member and a second field winding, the Excitement the violation of a torque between the third Member and one of the other members controls ^ and that the switching device en means (SlA, SIB) for selectively connecting the second winding to one of the two capacitors included.

7. Control device according to claim 2, characterized in that that the electrically controllable coupling has a third relatively rotatable member and a second field winding, the Excitation controls the transmission of torque between the third link and one of the other named links and that the device has a second voltage multiplier. Has rectifier circuit for exciting the second coil, wherein the switching devices means (SlA, SlB) for selectively connecting the second winding to the second rectifier circuit for excitation included as an alternative to the first winding.

8. Control device according to claim 2, characterized by gekennzeiqb.net, that the electrically controllable coupling has a third relatively rotatable member and a second field winding, the Excitation controls the transmission of torque between the third link and one of the other links, and that the device means for selectively exciting the second field -.......

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winding at a voltage that is different from the first Voltage is different.

9. Control device according to claim 8, characterized in that the different voltage is lower than the voltage for continuous operation.

10. Control device according to claim 2, characterized in that

that the voltage multiplier rectifier circuit several rectifiers with the same polarity (Dö to D9) connected in series and multiple capacitors (C6 to C9 or CIl to Cl4), for coupling the AC voltage along the series circuit contains.

11. Method for exciting the field winding of an electromagnetic Controllable clutch from an alternating current source in order to quickly build up a given torque between two relatively rotatable members of the same | to achieve, characterized by the steps

Rectification of the applied alternating voltage in a voltage multiplier,

Charging a capacitance to a voltage applied by the equator circuit, wherein the rectifier circuit when idling, the capacitance charges to a first voltage which is considerably higher than the continuous operating voltage which the circuit on the winding can be maintained, and the Continuous operating voltage is sufficient to air the winding for transmission dec to keep the given torque energized, and

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BAD CIIHAL

optional connection of the winding to the capacitance, causing an initial overexcitation of the winding with a first "tension" for rapid build-up of "the" torque "" achieved " and after the energy stored in the capacitance has been discharged, the coil is excited at the continuous operating voltage to maintain the% transmission of the given torque is continued.