DE1613310A1

DE1613310A1 - Magnetische Kraftuebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1613310A1
Application number: DE19671613310
Authority: DE
Inventors: Joseph Miquel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-06-22
Filing date: 1967-06-20
Publication date: 1970-05-06
Also published as: GB1166349A; US3455419A; BE700134A; NL6708621A; ES342774A1; LU53871A1; CH458849A; FR1498392A

Description

DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RICHARD GLAWE HAMBURG-MaNCHEN

2000 Hamburg 52 ■ Waltiitraß· 12 .Ruf 89 2255 8000 MOnchen 22 · Llebherritrae· 20 · Ruf 224548

UNSER ZEICHEN MÖNCHEN A 95

MPNCHEHDEN

JOiJiIPH H I Q U E X
7 me oimonet, PARIS 13°, Frankreich.

Magnetische
Kraftubertragungsvorrichtung.

Die lirfindung betrifft eine magnetische ICraftubertragsTorrichtung, insbesondere einen Verzögerer, eine Bremse, eine Äiitachfcupplung oder einen Homentbegrenzer. ·

Jiis sind bereits elektromagnetische Kupplungen und Bremsen bekannt, beispielsweise aus der französischen Patentschrift.

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'OSTSCHECK ι HAMBURG 147607 · IANICi COMMERZIANK A. G., HAMIUIG, DET^KASSE 30/130» ■ TiUOLiSKCHIZlES HAMMKO

bcw. IKCHTZIIS MONCHEM

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1 386 474, die einen ringförmigen Elektromagneten aufweisen, der entweder bei einer Bremse feststeht oder im Falle einer

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Kupplung auf einer antreibenden oder angetriebenen Welle befestigt ist. G-egenüber diesem Elektromagneten und in · unmittelbarer iiähe einer seiner Stirnflächen ist ein Kupp- ■ lungsanker aus ferromagnetische^ Material angeordnet, der auf einer Welle drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert ist.

Eine derartige elektromagnetische Kraftübertragungsvorrichtung besitzt Nachteile, wenn sie als Verzögerer oder Bremse verwendet v/erden soll und dabei große Kräfte absorbieren muß. Tatsächlich ist es die wesentliche Eigenschaft einer guten Bremse, sehr schnell die durch die Bremsung entwickelte Wärme abführen zu können. Bei einer Vorrichtung der oben genannten Art ist dies nicht der Fall.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteil der bekannten Vorrichtung zu beheben, und zwar mittels einer besonders einfachen Konstruktion, die eine gute Ventilation ermöglicht.

Zu diesem Zweck ist eine magnetische Kraftübertragung mit einem feststehenden oder drehbaren Permanentmagneten oder / Elektromagneten

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sowie mit mindestens einem Kupplungselement aus ferromagnetischem Material, das axial verschiebbar auf einer Tragplatte befestigt ist, d£eu£tuf der Welle, deren· Drehgeschwindigkeit beeinflußt werden soll, befestigt ist, gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte des Kupplungselementes als Ventilator ausgebildet ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die das Kupplungselement tragende Platte ein sehr rasches Abführen der Wärme ermöglicht, die erzeugt wird, wenn die Vorrichtung als Verzögerer oder Bremse arbeitet. Ein" weiterer Vorteil liegt in der besonders einfachen und bequemen Herstellung, da die Tragplatte in einfacher Weise entsprechend bearbeitet werden kann.

Durch diese Ausbildung ^der Vorrichtung können die Temperaturen der Wicklungen, Isolierungen und sonstigen verwendeten Materialien auf einem für die Sicherheit unbedenklichen Wert gehalten werden, auch wenn die Vorrichtung als Verzögerer, Bremse oder als Rutschkupplung arbeitet. _

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert.

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Pig. 1 ist ein Längsschnitt entsprechend der Linie I-I von Fig. 2.durch eine elektromagnetische Bremse gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt entsprechend der Linie H-II von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Bremse.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Bremskupplung gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist ein halber Querschnitt entsprechend der Linie V-V von Fig. 4. .

Fig. β ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Bremskupplung gemäß der Erfindung.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte elektromagnetische' Verzögerer besitzt zwei Elektromagneten 1 und 2 von allgemein ringförmiger Ausbildung, durch welche sich eine Welle 3 erstreckt, deren Drehgeschwindigkeit-gesteuert werden soll. Diese Welle ist in Lagern 4 und 5 gelagert, die in den ringförmigen Magnetkernen 6 und 7 der Elektromagnete befestigt sind. Diese tragen ferner ringförmige Erregerwicklungen 8 und 9t die in ebenfalls ringförmigen Ausspa-

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rangen angeordnet sind, die sich nach den Stirnflächen der Elektromagneten 1 und 2 öffnen.

Zwischen diesen Elektromagneten ist ein im ganzen als 11 bezeichneter Rotor angeordnet, der mit der Welle, 3. drehfest verbunden ist. Dieser Rotor 11 besteht im wesentlichen aus einer mittleren Tragplatte 12 aus nicht magnetischem Material, die auf der Welle 3 verkeilt ist, und aus zwei ringförmigen Kupplungsplatten 13 und 14 aus ferromagnetischem Material, die zu beiden Seiten der mittleren Tragplatte 12 angeordnet sind. Die beiden Kupplungsplatten können beispielsweise aus" vorbehandeltem Stahl, einem Ferritpreßkörper, aus Friktio^nsguß (fönte de friction), aus spiralförmig gewickeltem Blech od.dgl. bestehen. Die ringförmigen Kupplungsscheiben 12 und 13 sind axial verschiebbar auf Längsachsen 15 gelagert, die an der mittleren Tragplatte 12 befestigt sind.

Bei der Betätigung des Verzögerers oder der Bremse werden die Erregerwicklungen 8 und 9 mit elektrischem Strom versorgt. Die von den Elektromagneten 1 und 2 erzeugten Magnetfelder, deren Verlauf durch die Pfeile in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, bewirken die Anziehung der Kupplungsscheiben 13 und 14. Diese kommen somit zur Anlage.an den Stirnflächen der Elektromagneten 1 und 2, und zwar je nach der Stärke des Erregerstromes

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mehr oder weniger stark. Es entsteht dadurch Reibung und eine verhältnismäßig starke Wärmeentwicklung.

Um die Abführung dieser Wärme zu bewirken, ist die mittlere Tragplatte 12 so ausgebildet, daß sie gleichzeitig ein Zentrifugalgebläse darstellt. Zu diesem Zweck sind in der Platte Leitungen oder Bohrungen ausgebildet, wobei Turbinenschaufeln oder Gebläseflügel gebildet werden und eine kontinuierliche Zirkulation von Kühlluft gewährleistet wird. Insbesondere können radiale Leitungen 16 vorgesehen sein, welche am Umfang der mittleren Tragplatte 12 münden und mit den Stirnflächen dieser Platte in der Nähe der Achse in Verbindung stehen, so daß eine Luftströmung hervorgerufen wird, wie sie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist. Ferner können die Stirnflächen der Mittelplatte 12 so bearbeitet oder gegossen sein, daß sie Vertiefungen 17 aufweist, welche zwischen sich die Turbinenschaufeln 18 für die Ventilation begrenzen.

Die Kupplungsscheiben 15 und 14 sind vorteilhafterweise mit Belüftungsbohrungen 19 versehen, welche an der Reibungsfläche dieser Schdben münden. Die Anzahl und die Form der verschiedenen Leitungen und Bohrungen für die Belüftung hängt von der Leistungsaufnahme der Vorrichtung ab. '

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Bei der in Pig. /5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Bremse einen doppelten, in der Mitte angeordneten Elektromagneten 21 mit zwei ringförmigen Erregerwicklungen 22 und 23, welche in ebenfalls· ringförmigen Aussparungen angeordnet sind, die sich zu den beiden Stirnflächen des Elektromagneten 21 öffnen. Die Welle 3j deren Drehgeschwindigkeit gesteuert werden soll, erstreckt sich durch den mittleren Elektromägn.eten 21 und wird von Lagern 4 und 5 gehalten.

Gegenüber der Erregerwicklung 22 ist eine ringförmige Kupplungsscheibe 24 ausferromagnetischem Material· angeordnet, die axial verschiebbar auf Achsen 25 montiert ist, die ihrerseits an einer mit der Welle3 verkeilten Tragplatte 26 aus nicht magnetischem Material befestigt sind. In gleicher Weise ist gegenüber der ringförmigen Erregerwicklung 25 eine Kupplungsscheibe 27 angeordnet, die auf Achsen 28 axial verschj&bar ist, welche an einer auf der Welle 3 verkeilten Tragplatte 29 befestigt sind.

Wie bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind auch hier die Platten 26 und 27 so bearbeitet, daß sie Zentrifugalgebläse darstellen und die Abführung der Wärme gewährleisten, die durch die Reibung zwischen den Kupplungs-

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scheiben 24 und 27 und den feststehenden Stirnflächen des Elektromagneten 21 entsteht. Ferner kann der Magnetkern des Elektromagneten 21 gegebenenfalls mit Belüftungsbohrungen versehen sein, um die Abführung der Wärme zu

verbessern. An Hand der Figuren 4 und 5 wird im folgenden eine gemäß der Erfindung ausgebildete Kupplungsbremse beschrieben. Diese Vorrichtung besitzt einen feststehenden Elektromagneten 31 mit zwei koaxialen, ringförmigen Erregerwicklungen,'nämlich einer inneren Wicklung 32 und einer äußeren Wicklung 33· Die Vorrichtung besitzt ferner

F eine antreibende Welle 34, die sich durch den Elektromagneten 31 erstreckt una diesem durch Lager 35 gehalten ist, sowie eine angetriebene Welle 36, die mit der antreibenden Welle fluchtet. Auf der antreibenden Welle ist eine Kupplungsscheibe 37 aus ferromagnetisehern Material befestigt, welche vorteilhafterweise mit Lüftungsbohrungen 38 versehen ist. Diese Scheibe 37 dreht sich gegenüber einer Stirnfläche des Elektromagneten 31* wobei ihr Durchmesser zwischen den Mitteldurchmessern der inneren

. Erregerwicklung 32 und der äußeren Wicklung 33 liegt.

Auf der angetriebenen Welle 36 sitzt ein Rotor 30, der aus einer Tragplatte 39 aus nicht magnetischem Material besteht, welche zwei Kränze von Kupplungselementen 41 und 42 trägt. Die innren Kupplungselemente 4l aus ferro-

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magnetischem Material haben die Form von Ringsektoren und sind axial verschiebbar auf je einer Achse. 43 gelagert, die an der Tragplatte befestigt oder einstückig mit ihr ausgebildet ist, wobei alle Achsen 43 in gleichen Winkel abständen um die Welle 36 angeordnet sind. Die Achsen 43 können an der Platte 39 befestigt oder, wie in der Zeichnung dargestellt, an diese Platte angegossen . sein.

Die inneren Kupplungselemente 4l sind miteinander durch radiale "Verbindungseinlagen 44 verbunden, die vorzugsweise aus einem wärmehärtbaren Kunstharz und einem Körper mit gutem Reibungskoeffizienten, beispielsweise Blei, Molybdän, Graphit oddgl., zusammengesetzt sind. Die einzelnen Ringsektoren 4l bilden somit einen durchgehenden inneren Kranz, der bezüglich der Tragplatte 39 axial verschiebbar ist und der gegenüber und unmittelbar neben der äußeren Ringzone der auf der antreibenden Welle 34 sitzenden Kupplungsscheibe 37 angeordnet ist.

Die äußeren Kupplungselemente 42 haben ebenfalls die Form von Ringsektoren und sind jeweils verschiebbar auf Achsen 34 gelagert, die fest an der Tragplatte 39 sitzen. Die einzelnen äußeren Kupplungselemente 42 sind untereinander verbunden, so daß sie einen Kranz bilden, und zwar

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mittels radialer Verbindungseinlagen 45, die den Einlagen 44 entsprechen. Die Kupplungselemente 42 rotieren gegenüber der äußeren Ringzone des Elektromagneten 31, in welcher die Erregerwicklung 33 angeordnet ist.

Bei Betätigung dieser Kupplung oder Bremsvorrichtung wird ein Strom an die Erregerwicklung 32 gelegt, so daß ein Kupplungsmagnetfeld A erzeugt wird (in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet), dessen intensität von dem Betrag des Schlupfes abhängt, den man erzielen will. Hierbei wird der innere Kranz von Kupplungselementen 4l gegen die Kupplungsscheibe 37 gezogen, und zwar mehr oder weniger stark je nach der Stärke des in der Erregerwicklung 32 fließenden Stromes. Hierdurch wird der angetriebene Rotor 32 mit veränderbarer Geschwindigkeit mitgenommen. Auf der Oberfläche der inneren Kupplungselemente 31 befindet sich ständig eine dünne Schmiermittelschicht, die den Abrieb der einander berührenden Oberfläche verhindert und es ermöglicht, einen sehr großen Schlupf aufrechtzuerhalten.

Wenn die angetriebene Welle 36 verzögert oder stillgesetzt werden soll, wird ein Strom an die äußere Erregerwicklung 33 gelegt, der ein Kupplungsmagnetfeld B erzeugt,

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welches durch den äußeren Kranz von Kupplungselementen fließt. Diese werden somit von dem feststehenden Elektromagneten 31 angezogen, wobei der angetriebene Rotor 30 je nach der Stärke der Anziehungskraft verzögert oder stillgesetzt wird.

Wie bei der vorherigen AusfUhrungsform sind auch hier die Tragplatte 39 und/oder die Scheibe 37 als G-ebläse ausgebildet, um die Wärme abzuführen, die bei dem Betrieb der Vorrichtung als Rutschkupplung oder als Bremse erzeugt wird. ·

Bei der in Fig. 6 dargestellten AusfUhrungsform ist auf der antreibenden Welle 34 ein Elektromagnet 51 befestigt, der eine ringförmige Erregerwicklung 42 trägt, welche in einer ebenfalls ringförmigen, sich auf eine der Stirnflächen des Elektromagneten 51 öffnenden Aussparung angeordnet ist. Dieser drehbare Elektromagnet 51 wird in an sieh bekannter Weise durch nicht dargestellte Schleifringe und Bürsten mit elektrischem Strom versorgt.

Die Vorrichtung besitzt ferner einen zweiten ringförmigen, feststehenden Elektromagneten 53* der zu dem Elektromagneten 51 koaxial angeordnet ist und diesen umgibt. Der Elektromagnet 53 trägt eine ringförmige Erregerwicklung 5^·

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Der auf der Welle J56 sitzende angetriebene Rotor Jo 'ist in gleicher Weise ausgebildet wie bei der AusfUhrungsfortn gemäß Pig. 4 und 5. Somit rotiert der innere Kranz von Kupplungselementen 4l gegenüber der Erregerwicklung

52 des drehbaren Elektromagneten 51 und hat die Punktion eines Geschwindigkeitsvariators. Der äußere Kranz von Kupplungselementen 42 rotiert gegenüber dem äußeren, feststehenden Elektromagneten 5J5> um die Verzögerung und Bremsung zu bewirken.

Auch in diesem Fall sind die Tragplatte 39 und/oder der drehbare Elektromagnet 51 als Gebläse ausgebildet, um die Wärme abzuführen, die bei Betätigung der Vorrichtung als Bremse oder als Rutschkupplung entwickelt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der dargestellten Ausführungsformen beschränkt, und zahlreiche Änderungen und Ausgestaltungen dieser Ausführungsformen sind möglich, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Die Zriindane kann in gleicher Weise Anwendung finden auf Kraftübertragungsvorrichtungen mit Permanentmagneten und insbesondere auf magnetische Moaentbegrenzer.

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Claims

P a t e n t a η s ρ r ü eh. e

' 1. Magnetische Kraftübertragungsvorrichtung miteinem feststehenden oder drehbaren Permanentmagneten oder Elektromagneten und mit mindestens einem Kupplungselement aus ferromagnetischem Material, das axial verschiebbar auf einer '!ragplatte befestigt ist, die auf der Welle, deren Drehgeschwindigkeit beeinflußt werden soll, sitzt, dadurch g e k e "ti"""η ζ e i c h η e t, daß die Tragplatte (12) des Kupplungselementes (13, 14) so ausgebildet ist, daß sie " ein Gebläse darstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Verwendung als Bremse, mit zwei koaxialen ringförmigen Elektromagneten für die Rutschkupplung und für die Bremsung, dadurch ge k-e η η ζ e i c h η e t, daß der angetriebene Rotor zwei koaxiale Kränze von Kupplungselementen (41, 42) aufweist, die gegenüber Je einem Elektromagneten angeordnet sind und ' axial verschiebbar auf Achsen sitzen, die an einer Platte aus nicht magnetischem Material befestigt sind, wobei die iCerroraagnetischen Kupplungselemente jedes Kranzes untereinander durch radiale Verbinäungseinlagen (44, 45) verbunden, nind, die ein Trockenschmiermittel enthalten.

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3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindungseinlage zusammengesetzt 1st aus einem wärmehärtbaren Kunstharz und einem TropfSchmiermittel.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kranz von Kupplungselementen (42) gegenüber einem feststehenden Elektromagneten (53) für die Bremsung angeordnet ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz von inneren Kupplungselementen (4l) gegenüber einer ferromagnetischen Scheibe (37) angeordnet ist, die auf der antreibenden Welle (34) befestigt ist und gegenüber einem feststehenden Elektromagneten (31,32) für die Kupplung rotiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kranz von Kupplungselementen (4l) gegenüber einem drehbaren Elektromagneten (51) angeordnet ist, der auf der antreibenden Welle (34) befestigt ist.

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