DE1932845A1 - Wirbelstrom-Drehmaschine - Google Patents

Description

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E^BIISHIKI SAISES. TASSAiTA BISKI SSISASBSHD, pKSr&Gka-iCeii, J

Bie Zrfindtaig; "betrifft eras Wirbelstroa-Brsimasciiiiie _s &si der die t'aartrsgrang: eines BreimxcxaenTis Tran eineia antreibenden ^eil seif einen, eingetriebenen üTsil duorek eraem Wirttelstrani erfalgtr, s»B« wie Taei eimer¹ Wirbelstrom—SappliBitg ader· einer Erenise.

Bei aekamiaiterL Bta&eMiiieaai dieser Art» s»B- Bei der Wirbelst.rQia—Euipi^l.tEEEg J₅ ist eine Srregersicklurig: aiif SisenjöeiiL aaigeartäaet^ das wm EiasaiiiiLeBigesteil. g-etr sind eiiae auf ©iaer antreilreaGtea Welle sitzende siagne— ^rcranai©! waaL· ein tttif eißLer ange^rlelenesL -Tfelle aitzeriäer·

SeiLenkeln dieses JTaahs. in einem aasvvi s-eiien luftspalt .angeordnet^ so= daß- diese üTail© Exeis bilden und die BmreinuQinientSbertragTang; EiIfe des ZMiscsEteiai der· magnetiseneni iraiaiael land den.

erfolgt«

Έ&ΒΜ. mit Hilfe dieser JöaicxrdaaaiasEg ein, koines DreMtoment übertragen werden, soll oder ein grower· Seiiliaapf sxx£tritti_i} ergeben • sielt starfes V/iriielstroiaiwerltais.te an dar das UrennromsELü;

der· magnet-iseiLsrn OüQEmel« Da die vom t3Toe& umgeireaai ist vmM der- dies Iroinstel

ist_P ist die

der iS2;g3i®:tisciLen T£qwsl®1 wigmM^mäi_Tj so äaS: der \f®rgröBearfc a^dear eine VfesserM^lJiQigswaainEienimi vrerdea, ήβχΜ_κ die Ijiklwasseai¹ diaorciL. die· üTroanEt&l kindnrcä:—

leitet, was einen kostspieligem uurd komplizierten Auf foam der KascLIne zur ÖFolge hat.

Der Erfindung liegt daner die Aufgabe zugrunde, eine ^vSir^T&eI— ' stroEL—Dreteiasciiine zu sGnaffen„ "bei der die ATastr&JfclTLEEtg oder Ableitung der Viflrbelstroinverlustwärme erzielt wird, ohne die Easchlne zu vergrößern oder komplizierter aufzubauen.

Gemäß aar Erfindung wird diese Aufgabe dadureii gelöst;, daß sie eine r&agnetlsene Anordnung rn.lt mindestens zwei vriroei— strGiäarseugungsvorrlentungen,, die duran ein nlciitciagnetiseiies Kittel über einen vorbestrlinnten Luftspalt Verbundes, siiiä^ einen Induktor mit \ran einer Seite der YrirfeelstroE-erzeuguneS— .vorrleiitung iier in diesen Luftspalt ragenden Induktorteilen.,, ein von der anderen Seite der Yflrlaelstraderzeugungsvorrleii— tung iier in diesen Luftspalt ragendes JaeiL«, eine derart an— ge-ordnete ErregervorrleiLtung» daß/ sie einen nagnetlseMeHi Fluß erzeugt _t, der durcli die '.',ilrbelstroEierzeugungsvorrlsIatungen,, cuen. Induktor und das Joci verlauft _% und eine An.trIelasvorrichtung enthält,, die die riagnetlsGSLe Anordnung und/odar äexi Induktor¹ so antreibt:,, daß sie η eine Drenzanldlfferenz zv/Is cnen dier aagnetlselien. Anordnung und dem Induktor ergibt „ Wir Etelstroiaie In den WlrbelstronerzaugungsvorriclLtungeiL erseugir werden und ein Drencionient; zväseSierL der· Eragnstiseiten Anordnung und Induktor· üaeriiregezL· wird.«

Weite rbildungein der Erfindung· sind in 'ün'feer'anspruGiien g;e— kennz:elcnn.et. .......

Die· Krflndiung und xnrxs WeiterteicEiaagen werden; ici aniiand- warn In den Zäicihnungen. äargestelXten. spielen riäiLer¹ "fcesciirlec.;®» vrabal. alle aus dear und .den Zelgfarmngein laesrwairgieiLexuiem jlrfrr;gelliielt;exi} air der· Aufgabe im. Sinne dar- EarfrrMung· aeltrageim SröHnerL ..alecs. YIUIqxl zur- Ba."feeiELtI©rt.ng: in. du© Arnntaldiaiigc aufgieai

BADOBlGtNAL

Pig. I ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenan- _ ■ sieht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung".

Pig. 2 zeigt die Schnittansicht II-II des Ausführungsbeispiels nach. Pig. 1.

Pig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der magnetischen Trommel in dem AusfUhrungsbeispiel nach Pig. 1.

Pig. 4 zeigt eine Längsschnittansicht der oberen Hälfte eines zweiten Ausfüurungsbeispiels nach der Erfindung.

Pig. 5 zeigt-eine Längsschnittansicht der oberen Hälfte eines dritten Ausführungsbeispiels'nach der Erfindung.

Pig. 6 ist eine teilweise im-Schnitt dargestellte Seitenansicht eines vierten AuBführungsbcispiela nach der Erfindung.

Pig. 7 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines fünften AusfüLrungsbeispiels nach der Erfindung.

pig. β zeigt die Schnittansicht VIII-VHI des Ausführungs- { beispiels nach Pig. 7.

Nach den Pig. 1 und 2 enthält die Maschine ein Maschinengestell 1, eine antreibende Welle 2, die im Gestellt 1 in einen Lager 3 gelagert und mit der Welle eines (nicht gezeigten) Antriebsmotors verbunden ist, eine angetriebene Welle 4, die im Gestell 1 in einem Lager 5 gelagert ist, eine rnagnetidche Anordnung 6, die mit einer Nabe 24 auf der antreibenden Welle 2 angeordnet ist^und innere und äußere Wirbelstromerzeugungstrommeln A und· B, die einen vorbestimmten Abstand voneinander haben, jedoch an ihren axialen Mittelteilen mit Hilfe einesnicht magnetischen .Bauteils 23 miteinander.verbunden sind,

τ ·

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und'-"einen Induktor 7, der auf der angetriebenen V{elle 4 ../. ■'.■" mittels einer Stützplatte 25 angeordnet ist und mehrere Induktorteile 27 enthält, die magnetisch voneinander mittels •nichtmagnetischer Teile 26, die zwischen der Platte 25 und Induktorteilen 27 in Umfangsrichtung angeordnet sind, getrennt sind.. . - - " . - . -..--.

Die Induktorteile 27·sind von einer Seite der Trommeln her in einen Luftspalt zwischen den inneren und äußeren magnetischen Trommeln A und~B angeordnet, und ein Eisenjoch 8 ist von der anderen Seite der Trommeln her in .den luftspalt . eingeführt und. an dem Maschinengestell 1 befestigt:..sov/ie mit einer Erregerwicklung 9 versehen. Die magnetischen Trommeln " A und B sind jeweils mit Ve.ntilationslöchern TO und 11 versehen. Das Ventilationsloch 11 ist mit Kühlrippen 12 versehen, die infolge der Rotation als Zentrifugalkühlrippen wirken. Es können auch beide Ventilationslöcher 10 und 11 mit den Hippen 12 versehen sein, und diese Rippen können entweder auf der Innen- oder der Außenseite des Ventilationsloches oder der -löcher angeordnet sein. Die Stützplatte 25 ist mit einem Ventilationsloch 13 versehen, und das Maschinengestell 11 ist mit einer Ansaugöffnung 14, mit Auslaßöffnungen 15 und mit

einer Luftleitplatte 16 versehen.
. " . ..

Wenn bei der Maschine nach den J¹Ig. 1. und 2 die antreibende . Welle '2^x-'g,adreht wird, wird die magnetische Anordnung 6 von der Welle 2 mitgedreht. Wenn dagegen der Strom der Erregerwicklung 9 eingeschaltet wird, bildet sich ein Magnetfluß 0 in den magnetischen Trommeln A und B und in den, Induktorteilen 27 des Induktors 7 aus. Wenn daherdie Welle 2 bei erregter Wicklung 9 angetrieben wird, schwankt der magnetis-che Pluß 0 infolge der Differenz zwischen der Drehzahl " der magnetischen Anordnung 6 und der des Induktors 7, so daß ein Wirbelstrom in jeder der Oberflächen der magnetischen Trommeln A und B erzeugt wird. Diese Oberflächen liegen den .

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Induktor teilen 27 -gegenüber und rufen: ein. Drehmoment auf~- grund des Wirbelstroms hervor,. so daß die Welle 4 angetrieben wird. '-■;"

Infolge der Sotation. dringt Kühlluft zum Abführen der durch die Wirbelströme erzeugten yerlustwärme -In, die Ansaugöffnung 14- und strömt durch das Yentilationsloch 13 der Stützplatte 25»Hie durch das loch 13 geleitete Kühlluft wird zwangeläufig durch die Ventilationslöoher TQ und 11 "aus aer magnetischen Anordnung 6 ausgestoßen und kühlt dabei die erwärmten 5eile der magnetischen Trommeln A und B und wird dann über die Äuslaßöffnung 15 des Maschihengestells I ausgestoßen:. - " ■ . -" .

Pig. 4 zeigt ein. Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die WirbelstromerzeugungsoberflächeC der magnetischen Anordnung 6 vergrößert ist und die Induktorteile 27/mehrschichtig ausgebildet■-.sinxL Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Hilfswirbelstromerzeugungstrommel C zwischen sich gegenüberliegenden -Schichten, (oder lamellen) der Induktorteile angeordnet und zusammen mit den Wirbelstromerzeugungstrommeln A und B antreibbar. Die gleichen oder äquivalenten Bauteile des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4- sind: mit denselben Bezugszahlen wie die in den Fig. ΐ> 2 und 3· versehejt^Hihd" da deren Funktionen weitgehend gleich denen des Äusftihrungsbei-; Spiels'nach den Fig. vt und 2 sind, ist die Beschreibung der' Wirkungsweise des Ausführüngsbeispiels nach Fig. 4 weggelassen;. ■ ' "■""".- .

Das Ausf üiirungabeispiel nach Figv 3 stellt¹ eine Weiterbildung, d-&3 A'usführiEagsbeispiels nach.Figv 1 dar* Das Ausführungsbeispiel näqh Fig"i: 5- ist weitg-ehenrd-' gleich d era-nach ■ .".' Fig:. 1» mit der· Ausiiahme^ dia& auf 'dem■' Joeh 8 und der "Stüt-z> ' platte 25 Jeweils Abschirm,plaitten; 17 vor/gesehen sind, die

die inneren und äußeren. Oberflächen der magnetischen Trom-Kiein. A und B über enge luftspalte abdecken, und. daß Trenn— platten 18 zum Abschirmen oder Schutz der Ventilations-1ocher 1.0" und-. 11. der magnetischen trommeln A und B vorgesehen sine, so daß die Induktorteile 27 und Erregerwicklung 9 gegen das Eindringen von Staub geschützt sind.

Un den Staubschutz hoch wirksamer zu gestalten, kann bei allen Ausführungsoeis^ielen nach den Fig. 1, 4 und 5 ein Filter .an der- Ansaugöffnung 14 vorgesehen sein..

Bei den dargestellten. Ausführungsbeispielen sind die.Wirbel— s"uror.ierzeugung3vorrichtung.en als zylindrische." magnetische. '!Trommeln ausgebildet, doch können sie auch als kreisförmige Hinge ausgebildet und einander in axialer Richtung gegenüberliegend angeordnet sein, so daß sich der magnetische Kreis über den axialen luftspalt schließt, oder eine der Wellen 2 und 4 kann-festangeordnet sein, so daß die Maschine als Wirbelstrombremse verwendet werden kann, oder die Wellen 2 und 4 können jeweils als angetriebene oder antreibende Welle verwendet v/erden. . ■ ".

!lach der Erfindung sind die Wirbelstromerzeugungsvorrichtungen so angeordnet, dai3 sie sich von außen in Eichtung auf das Si s en j och erstrecken vnia die Kühlluft, auf einer .möglichst großen Fläche an den Wirbelstroinerzeugungsvorrichtungen vorbeiströmt und somit für eine gute Ableitung.der Wirbelstrom-, verlustwärme sorgt. Dieser Kühleffekt .läßt sich noch dadurch, weiter, steigern, daß man in den Wirbelstromerzeugungsvor-, ... richtungen, ebenfalls Ventilationslöcher vorsieht. Ferner sind nach der Erfindung sowohl der Induktor als auch, das Joch im luftspalt zwischen sich/gegenüberliegenden. Wirb.el-Stromerzeugungsvorrichtungen angeordnet, so daß die zwischen

BAD ORIGINAL

einigen Teilen auftretenden magnetischen Kräfte." nicht ai;f Gie Wellen-übertragen v/erden, was eine -Vereinfachung d-er . ' Läger ermöglicht. Zusammen mit dem verbesserten Kühleffekt ermöglicht dieser .Vorteil eine Verkleinerung des Aufbaus der Maschine, was wiederum eine Vereinfachung der Konsxruk- " tion, Herstellung und Wartung der Maschine gestattet.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten .Ausführungsbeispiele beschränkt und läßt sich in vieler Hinsicht abändern. So können beispielsweise, wie es in Jig. 6 gezeigt . . ^ ist, bei der die gleichen Bauteile mit denselben Bezugs- ™ zahlen wie die des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und ; , " 2 bezeichnet sind, eine Trennplatte 19-» die auf der antreibenden Welle 2 sitzt, um den Außen- und Innenraurn der Wirbel- " stromerzeugungsanordnung zu trennen, Kühlrippen 20, 21 jeweils auf der Vorder- und Rückseite dieser Trennplatte 19 und.-eine lufxleitplatte 22 vorgesehen sein, um die Maschine . · vor einer Überhitzung aufgrund der Wirbelstromverluste zu schützen. .

Ferner kann ein Antriebsmotor zusammen mit der Wirbelstrom-, erzeugungsanoranung in dem Maschinengestell bzw. Maschinengehäuse angeordnet sein, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt t ist. Die Maschine .nach den Fig. 7 und 8 enthält in einem Maschinengestell 1, das mit Luftansaugöffnungen, 42, 43 und einer Luftauslaßöffnung 46 versehen ist und in dem eine angetriebene Welle.4 in Lagern 32 gelagert ist, einen Elektromotor mit einem mit einer Statorwicklung 29 versehenen Stator 28 und einem mit einem Endring 31 versehenen Rotor 30, eine hohle Welle 35, auf der der Rotor 30 sitzt und die "" ".-mittels Lagern 33» 34 auf der angetriebenen Welle 4 gelagert . ' ist, die durch den Hohlraum der Welle 35 verläuft, eine Kühlplatte 37, die mit Doppelrippen 38, 39 versehen ist und auf , ■ der hohlen Welle, 35 sitzt, eine Wirbelstromerzeugungsanord— "'■

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BADORlGiNAL

nung, die magnetische "Trommeln" A und B enthält, die durch .. ein nichtmagnetisches Bauteil 4T- miteinander verbunden sind,. so daß sich ein Luftspalt" dazwischen ergibt_, und die. mittels/ . einer. Nabe auf der angetriebenen Welle 4 angeordnet ist,' wo-. , bei diese Nabe in einem Stück mit der Inneren magnetischen ,-,"■-' Trommel. A hergestellt und mit einem Ventilationsloch 45 ve.r~; . sehen ist,. Induktorteile 27, die-in dem Spalt zwischen den .: Trommeln A, und B angeordnet sind und von "der'luppe 38 mittels. ^: eines nichtmagnetischen Stückes 40 gehalten werden, ein Joch.'■■"-■ 46, das am Maschinengestell befestigt ist lind in denSpalt - zwischen den Trommeln.Α und B ragt, und eine Erregerwicklung -47. - ^:- - .... / -"■-■■■: - . .- ' ' .

Wenn bei der Maschine;nach den·Fig. 7 und 8 die.Statorwicklung.29 erregt ist, dreht sich der Rotor 30, so daß die hohle . ■ Welle 35 und.mit ihr die Rippen 38 und 39 sowie die· Induktor-' teile 27, letztere durch den Spalt zwischen·den Trommeln.A". und B hindurch, gedreht werden. Wenn dabei, die -Erregerwick-!-.. lung 47 erregt ist, wird ein Magnetfluß 0. ausgebildet. Dadurch werden in den; magnetischen' Trommeln A und B'Wirbel- . ströme erzeugt, so daß-, sich zwischen den Induktorteilen 27 und den magnetischen Trommeln ein Drehmoment ergibt und die" ; Welle 4 wie im Falle des Ausführungsbeispiels-nach Fig. 1 angetrieben wird. . __■"-" . . -"■_--..

Bei diesem Ausführim.^sbeispiel v/ird, über die AnsaugÖJ'fnungen 42 und 43 Kühlluft angesaugt und durch-die Wirkung .der Doppelrippen 38 und 39 über die Auslaßöffnung 36 ausgestoßen, so daß gleichzeitig die Wirbelstromerzeugungsanordnung und der Antriebsmotor gekühlt werden. -Hach dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel läßt sich durch fachmännische Kombination eines Elektromotors und einer Wirbelstrom— erzeugungsanordnung eine äußerst kleine Wirbelstromkuppiungs--·* maschine herstellen, ,

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Claims (1)

1. -. Patentansprüche

   Π ,JWirbelstrom-Drehmas chine-, d .a d u r c, h g e k e η n.-.. ζ e i c h η e. t, daß sie eine .magnetische Anordnung mit: " mindestens zwei Wirbelstromerzeugungsvbrrichtungen,- die durch ein nichtmagnetisches Mittel über einen-vOrbestimmxen \ Luftspalt verbunden sind, einen Induktor mit von einer Seite der Wirbelstromerzeugungsvorrichtung her- in diesen Luftspalt , i ragenden Induktorteilen, ein. von der anderen Seite der '//irbelstromerzeugungsvorrichtung her in diesen Luftspalt ragendes Joch, eine derart angeordnete Brregervorrichtung, daß sie einen magnetischen I¹IuB erzeugt, .der durch die y/irbelsxromerzeugungsvorrichtungen,den Induktor und das Joch verläuft, und eine Antriebsvorrichtung enthält, »die■■-die·- magne--. tische Anordnung und/oder den Induktor so antreibt, daß sich eine Drehzahldifferenz zwischen der magnetischen Anordnung und dem Induktor ergibt, Wirbelströme in den Wirbelstromer- . : Zeugungsvorrichtungen erzeugt werden und ein Drehmoment zwischen der magnetischen Anordnung und dem Induktor übertragen : wird.

   2. Maschine nach Anspruch T,- d a d u r c'h g e k e ή η ζ e ic h η'et,' daß in dem Luftspalt, der zwischen den _; Induktorteilen der WirbelstrOmerzeugungsvorriehtungen und dem Joch vorgesehen ist, Ventilationslöcher (10, 11) vorgesehen' sind., . '

   5. Maschine nach Anspruch 2, d a du r c h g e k' e η. η ζ e i c h η et, daß Kühlrippen (12) an den Yentilationslöchern der magnetischen Anordnung vorgesehen sind. ·

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   Dr,Ing. V/illielo ßsichsi Ficmfcf url/Main-1

   Parksiraß© 13

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   4. Maschine nach Anspruch 1, da du r c h g e k e η η — zeichne t, daß die Induktorteile des Induktors in axialer Richtung in mehrere Schichten (oder Lamellen) unterteilt sind und eine weitere Wirbelstromerzeugungsplatte (C) zwischen benachbarten Schichten angeordnet sind.

   5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch ge kenn-

   ζ β i c- h η. et, daß Schutz- oder Abschirmplatten (7) , die an den Stützplatten des Jochs und Induktors befestigt sind, innere und äußere Oberflächen der magnetischen Anordnung umgeben und. die Ventilationslöcher (10, 11), die in der magnetischen Anordnung vorgesehen sind, von dem Joch und den Induktorteilen trennende Platten (18) vorgesehen sind.

   6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i.-c'h. η e t,. daß sie eine zusätzliche Trennplatte (19)» die an der antreibenden Welle befestigt ist und innere und äußere Seiten der Wirbelstromerzeugungsvorrichtung trennt, auf inneren und äußeren Oberflächen dieser Trennplatte (19) vorgesehene Kühlrippen (20, 21) und eine einen von diesen Kühlrippen (20, 21) erzeugten Luftstrom leitende Platte (22) enthält.

   7. Wirbelstrom-Drehmaschine, gekennzeichnet

   d u-r C h eine angetriebene Welle (4), die in einem mit Ventilatio.islöchern versehenen Maschinengestell (1) gelagert ist, einen i:i dem Maschinengestell angeordneten Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor auf einer hphlen Welle enthält, durch die die angetriebene Welle hindurch verläuft, eine Wirbelstromerzeugungsanordnung mit sich gegenüberliegenden inneren und äußeren magnetischen Trommeln (A, B), die auf der angetriebenan Welle angeordnet sind, Induktorteile" (27), die zwischen die Trommeln ragen und auf der.hohlen Welle sitzen,

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   eine derart von Maschinengestell gehaiterte Jirregorv;iclvlu:i.g, dajS.sie zwischen die Trommeln ragt, und eine Eoppelri>pe;iventilatoranordnung, die auf der hohlen Welle an einer solchen Stelle zwischen den !Elektromotor und der V/irbelstrcserzeugungsanordnung angeordnet ist, daß .Teile des liotors und der Wirbelstronierseugungsanordnung in den Gestell gleichseitig gekühlt werden.

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   Lee rs e i t e