DE202004012251U1

DE202004012251U1 - Magnetkupplungs-Halbpaar zur Bildung einer Dauermagnetkupplung

Info

Publication number: DE202004012251U1
Application number: DE200420012251
Authority: DE
Original assignee: KASTEN BERND
Current assignee: KASTEN BERND
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2014-08-05

Abstract

Magnetkupplungs-Halbpaar zur Bildung einer Dauermagnetkupplung, umfassend eine Deichsel (2) mit einem Drehlager (3) zur drehbaren Lagerung der Deichsel (2) und einem Permanentmagneten (4) zur Kontaktvermittlung mit einem anderen Magnetkupplungs-Halbpaar, wobei das Drehlager (3) am einen Ende der Deichsel (2) angeordnet ist und der Permanentmagnet (4) am anderen Ende der Deichsel (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) eine ebene Kontaktfläche aufweist und aus einer Legierung besteht, die ein Seltenerdmetall enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetkupplungs-Halbpaar zur Bildung einer Dauermagnetkupplung zum Aneinanderkuppeln von Fahrzeugmodellen, insbesondere Spielzeug-Modellwagen.
Für Spielzeug-Modellwagen sind Dauermagnet-Kupplungen hinreichend bekannt, die die einzelnen Wagen mit für den Spielbetrieb ausreichender Kraft aneinander halten, sich aber dennoch bei Bedarf ohne größere Anstrengung auch von Kinderhand lösen lassen.
Einige bekannte Kupplungen, wie beispielsweise in der DE 24 42 633 beschrieben, arbeiten mit verschieden gepolten Kupplungs-Halbpaaren, wobei nur ungleichnamig gepolte Paarungen zur Haftung führen, gleichnamige aber einander abstoßen. Für das gesamte System sind zwei durch jeweils entgegengesetzte Polung unterschiedene Ausführungen der Kupplungs-Halbpaaren erforderlich.
Andere bekannte Kupplungen, wie in der DE 2112 422 beschrieben, ermöglichen die Verbindbarkeit jeder Paarung von Kupplungs-Halbpaaren dadurch, dass die Magnetelemente entweder drehbar so gelagert sind, dass sich die Magnetelemente selbsttätig zu einer Nordpol-Südpol-Paarung finden oder dadurch, dass jedes Magnetelement so angeordnet ist, dass seine Kontaktfläche gleichzeitig einen Nordpol und einen Südpol aufweist.
Bei den erstgenannten Lösungen haben die Magnetelemente meist eine zylindrische Form, so dass zwischen zwei Magnetelementen einer Paarung nur ein linienhafter Kontakt zu Stande kommt. Dadurch ist die Haltekraft solcher Magnetkupplungen prinzipbedingt stark eingeschränkt. Bei der zweiten Variante hingegen sind relativ große Magnete notwendig, so dass die Realisierung vorbildgetreuer Kupplungen stark erschwert ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Dauermagnetkupplung zum Aneinanderkuppeln von Fahrzeugmodellen, insbesondere Spielzeug-Modellwagen anzugeben, die eine hohe Haltekraft bei geringen Abmessungen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Magnetkupplungs-Halbpaar mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Magnetkupplungs-Halbpaar umfasst eine Deichsel mit einem Drehlager und einem Permanentmagneten, wobei das Drehlager zur drehbaren Lagerung der Deichsel am einen Ende der Deichsel angeordnet ist und der Permanentmagnet zur Kontaktvermittlung mit einem anderen Magnetkupplungs-Halbpaar am anderen Ende der Deichsel angeordnet ist und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet eine ebene Kontaktfläche aufweist und aus einer Legierung besteht, die ein Seltenerdmetall enthält.
Permanentmagnete aus Legierungen, die Seltenerdmetalle enthalten, weisen eine besonders hohe Haltekraft bei geringen Abmessungen auf. Sie ermöglichen daher im Gegensatz zu Ferritmagneten vorbildgetreue Kupplungen. Geeignete Seltenerdmetalle zur Verwendung bei der Herstellung des Permanentmagneten sind beispielsweise Yttrium, Neodym oder Samarium.
Das Drehlager zur drehbaren Lagerung der Deichsel ist so ausgeführt, dass die Deichsel um die Hochachse des Spielzeug-Modellwagens schwenkbar ist, an dem die Deichsel angebracht ist. Dadurch werden Kurvenfahrten mehrerer aneinander gekoppel ter Spielzeug-Modellwagen ermöglicht, ohne dass sich die Kupplung löst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Deichsel zusätzlich ein Gelenk auf, das so ausgeführt ist, dass mindestens ein Teil der Deichsel um die Querachse des Spielzeug-Modellwagens schwenkbar ist, an dem die Deichsel angebracht ist.
Dadurch werden Berg- und Talfahrten mehrerer aneinander gekoppelter Spielzeug-Modellwagen ermöglicht, ohne dass sich die Kupplung löst.
Vorzugsweise besteht der Permanentmagnet aus einer Legierung, die Samarium enthält.
Besonders vorteilhaft besteht die Legierung aus einer intermetallischen ferromagnetischen Verbindung von Samarium und Kobalt. SmCo besitzt eine ca. 14mal so hohe Koerzitivfeldstärke wie AlNiCo. Dies ermöglicht die Miniaturisierung der Bauform von Magnetsystemen sowie den Einsatz in starken magnetischen Gegenfeldern.
Weiter vorzugsweise besteht der Permanentmagnet aus einer Legierung, die Neodym enthält.
Besonders vorteilhaft besteht die Legierung aus einer intermetallischen ferromagnetischen Verbindung von Neodym, Eisen und Bor. Ihre Koerzitivfeldstärke ist ca. 17mal so hoch wie bei A1-NiCo.
Mit NdFeB-Magneten können Energieprodukte erreicht werden, die bis zu 40 % über den höchsten bisher bekannten und verwendeten metallischen Magneten liegen. Dadurch werden sowohl neue technische Lösungen als auch eine Reduzierung des Magnetmaterialeinsatzes bei gleicher Leistung des Systems und nicht zuletzt die Möglichkeit der Miniaturisierung des gesamten Systems ermöglicht. Im Gegensatz zu Magneten aus SmCo sind die Rohstoffe für NdFeB-Magnete auf Grund größerer Verfügbarkeit bedeutend günstiger, da der Anteil von Neodym in Seltenerdmetallerzen um ein Vielfaches höher ist als der von Samarium. NdFeB-Magnete sind sehr hart, aber weniger spröde als SmCo-Magnete. NdFeB-Magnete bieten die z.Zt. höchstmögliche Energiedichte bei gleichzeitig ca. 10% niedrigerem spezifischem Gewicht gegenüber SmCo-Magneten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Material des Permanentmagneten kunststoffgebunden. Durch den Kunststoffanteil ist die Magnetkraft zwar geringer als bei nicht kunststoffgebundenen Magneten, dafür sind sie aber weitestgehend korrosionsbeständig. Durch die guten mechanischen Bearbeitungsmöglichkeiten sind der Formgebung fast keine Grenzen gesetzt.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Permanentmagnet mit einer antikorrosiven Oberflächenbeschichtung versehen. Diese Oberflächenvergütung verhindert, dass die Legierung an der Luft korrodiert, da Seltenerdmetalle sehr reaktionsfreudig sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 eine Unteransicht zweier Fahrzeugmodelle mit einer erfindungsgemäßen Magnetkupplung im nicht gekuppelten Zustand und
2 eine Unteransicht zweier Fahrzeugmodelle mit einer erfindungsgemäßen Magnetkupplung im gekuppelten Zustand.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Magnetkupplungs-Halbpaar eine Deichsel 2 mit einem Drehlager 3 und einem Permanentmagneten 4, wobei das Drehlager 3 zur dreh baren Lagerung der Deichsel 2 am einen Ende der Deichsel 2 angeordnet ist und der Permanentmagnet 4 zur Kontaktvermittlung mit einem anderen Magnetkupplungs-Halbpaar am anderen Ende der Deichsel 2 angeordnet ist. Der Permanentmagnet 4 weist eine ebene Kontaktfläche auf und besteht aus einer intermetallischen ferromagnetischen Verbindung von Neodym, Eisen und Bor.
In der Figur sind zwei Spielzeug-Modellwagen 1 in einer Ansicht von unten dargestellt. Am Chassis jedes Spielzeug-Modellwagens 1 ist ein erfindungsgemäßes Magnetkupplungs-Halbpaar angeordnet. Jedes Magnetkupplungs-Halbpaar weist eine Deichsel 2 auf, die mittels des Drehlagers 3 mit dem Chassis des Spielzeug-Modellwagens 1 schwenkbar verbunden ist. Das Drehlager 3 ist an einem Ende der Deichsel 2 angeordnet. Am anderen Ende der Deichsel 2 ist jeweils ein Permanentmagnet 4 angeordnet.
Jeder Permanentmagnet 4 weist eine ebene Kontaktfläche auf, so dass der Kontakt zwischen den Permanentmagneten 4 zweier Spielzeug-Modellwagen 1 nicht auf einen Punkt oder eine Linie beschränkt bleibt.
Die Deichseln 2 haben eine Länge von 18 mm. Die Permanentmagnete 4 haben eine Scheibenform mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Dicke von 1 mm. Die Permanentmagnete 4 sind an der jeweiligen Deichsel 2 so angeordnet, dass ihre einander zugewandten Kontaktflächen ungleichnamig gepolt sind, d. h. die Kontaktfläche des einen Permanentmagneten 4 ist ein magnetischer Nordpol, während die Kontaktfläche des anderen Permanentmagneten 4 ein magnetischer Südpol ist.
Durch das für die Permanentmagnete 4 verwendete Material NdFeB ziehen sich die Magnete mit einer Kraft von ca. 3,7 N an.

1: Spielzeug-Modellwagen
2: Deichsel
3: Drehlager
4: Permanentmagnet

Claims

Magnetkupplungs-Halbpaar zur Bildung einer Dauermagnetkupplung, umfassend eine Deichsel (2) mit einem Drehlager (3) zur drehbaren Lagerung der Deichsel (2) und einem Permanentmagneten (4) zur Kontaktvermittlung mit einem anderen Magnetkupplungs-Halbpaar, wobei das Drehlager (3) am einen Ende der Deichsel (2) angeordnet ist und der Permanentmagnet (4) am anderen Ende der Deichsel (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) eine ebene Kontaktfläche aufweist und aus einer Legierung besteht, die ein Seltenerdmetall enthält.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (3) zur drehbaren Lagerung der Deichsel (2) so ausgeführt ist, dass die Deichsel (2) um die Hochachse eines Spielzeug-Modellwagens (1) schwenkbar ist, wenn die Deichsel (2) daran angebracht ist.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deichsel (2) zusätzlich ein Gelenk aufweist, das so ausgeführt ist, dass mindestens ein Teil der Deichsel (2) um die Querachse eines Spielzeug-Modellwagens (1) schwenkbar ist, wenn die Deichsel (2) daran angebracht ist.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) aus einer Legierung besteht, die Samarium enthält.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus einer intermetallischen ferromagnetischen Verbindung von Samarium und Kobalt besteht.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) aus einer Legierung besteht, die Neodym enthält.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus einer intermetallischen ferromagnetischen Verbindung von Neodym, Eisen und Bor besteht.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Permanentmagneten (4) kunststoffgebunden ist.
Magnetkupplungs-Halbpaar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) eine antikorrosive Oberflächenbeschichtung aufweist.