DE2062742A1 - Dauermagnetkupplung - Google Patents

Description

• Beschreibung der Dauermagnetkupplung.> Die Erfindung wird dargestellt durch eine Dauermagnet Kupplung, der als Konstruktionselement,die Aufgabe gestellt wird,Kräfte oder Drehmomente berührungslos von einer Maschine auf eine andere Maschine zu dbertragen,dieses auch durch Trennwände hindurch,soweit diese aus nichtmagnetisierbarem Material bestehen,besonders dadurch gekennzeichnet,daß Dauermagnetelemente konstruiert werden,dieses nach der nachfolgenden Beschreibung und nach den Zeichnungsunterlagen,die eine Wechselwirkung ebenso ein Abreißen oder Schneiden von Magnetfeldlinien nicht aufkommen lassen, auch dann nicht wenn der treibende Teil und der getriebene Teil mit verschiedenen Drehzahlen laufen.
• Die Verwendung der Kraftwirkung zwischen zwei oder mehreren Magneten bei Kupplungskonstruktionen ist bekannt.Es gibt auch schon eine ganze Reihe von Dauermagnet Kupplungen,die dort eingesetzt werden,wo explosive,giftige,gasförmige oder aggresive Medien gefördert werden müssen.
• Jedoch haften diesen bekannten Dauermagnet Kupplungen mehrere Nachteile an.Einmal ist die Anziehungskraft der verwendeten Dauermagnete relativ gering zum anderen sind diese Kupplungen teperaturabhängig,ebenfalls können diese Kupplungen nicht im synchronen Zustand angefahren werden,auch dürfen diese Kupplungen nicht asynchron laufendes ist stets erforderlich eine Anlauf oder Rutschkupplung einzusetzen.
• Sind die bekannten Dauermagnet Kupplungen einmal abgerissen,so treten magnetische Veränderungen, es ist erforderlich,die Eupplungen zum Stillstand zu bringen.
• Beschreibung der Daueragnetkupplung.
• Die Aufgabe die ich meiner Erfindung stelle muß diese Nachteile ausschließen.Es ist nur möglich,wenn die erfindungsgemäße Konstruktion,die im folgenden vorgeschlagen wird,berücksichtigt wird.
• Die Dauermagnetkupplung im Automobilbau ist kraftmäßig stets zwischen dem Motor und dem Getriebe angèordnet.Ihr fällt die Aufgabe zu,an dieser Stelle den Kraftfluß zu unterbrechen, um einen Wechsel der Getriebsübersetzung während der Fahrt sowie ein Anfahren aus dem Stand zu ermöglichen.
• Hierbei ist der Anfahrvorgang des stehenden Fahrzeugs von besonderer Bedeutung: es ist nämlich die rutschende Kupplung, welche die Drehzahldifferenz zwischen der rotierenden Kurbelwelle und dem zunächst noch unbewegten Wagen ausgleicht und so überhaupt erst die Verwendung eines Verbrennungsmotors für diesen Zweck ermöglicht.Nachdem ein Explosionsmotor eine verhältnismäßige hohe Drehzahl benötigt,um eine zur Beschleunigung des Fahrzeuges ausreichende Leistung abgeben zu können, ist die Dauermagnetkupplung ein unerläßliches Konstruktionselement.
• Mit den Zeichnungsunterlagen Blatt I und II, wird die Erfindung vorgestellt,wo die Figuren 1 bis 4,den Antrieb zeigen,wahrend die Figuren 6 bis 8,den Abtrieb darstellen.An und Abtrieb können auch verwechselt werden.
• Der grundsätzliche Aufbau der Dauermagnetkupplung kann in zylindrischer oder Scheibenform konstruiert werden. Ebenfalls ist es die Konstruktion auch in Kugel oder Halbkugelform auszulegen.
• Aufbau der Dauermagnetkupplung.
• Der Hohlzylinder aus magnetisierbarem oder auch nichtmagnetisierbarem Materia1Fig 1 nimmt Flachstahlstücks, angesprochen Li, S Beschreibung der Dticuzrruagrre Gkupplung als Rückschlußkörper in sicr auf.
• DauermagnetkörperFig.3,sind mit dem Rückschlußkörper Fig.2 verbunden und stellen nun U-Magnete bereit,ihre Pol achsen sind radial nach innen hin ausgerichtet.
• Die freien Polenden,sind mit Stahlstücken so abgeschlossen, daß die gebildeten U-Iagnete miteinander verbunden werden und hierdurch einen Ringmagneten bilden.Die Form der überbrückenden StahlstUcke,Fig.4,ist so gewählt,daß der Polsprunk an der Haftfläche verjüngt ist um einen sanften Lauf zu garantieren.
• Die Magnetisierung wird im fertig montiertem Zustand durchgeführt.Nach der Magnetisierung sind sämtliche Polachsen zum Mittelpunkt der Dauermagnetkupplung ausgerichtet.
• Der innere Teil der Dauermagnetkupplung,genannt Abtrieb,besteht aus einem nach den Zeichnungsunterlagen dargestelleten Vierkantkörper aus Stahl,der wiederum Dauermagnete um sich aufnimmt,die ebenfalls wie beim Antrieb U-Magnete bilden.
• Fig.6,zeigt den Vierkantstahlkörper,hier auch wieder als Rückschlußkörper angesprochen.Fig.7,zeigt die Dauermagnete.
• Auch hier sind die Polachsen radial nach außen hin ausgerichtet,so daß die Polachsen zum oder in das gegenüberliegende Feld einlaufen.
• Die freien Polenden sind ebenfalls mit Stahlstücken abgeschlossen,Fig.8,jedoch besitzen diese Polschuhe Überkragungen, die ein weiteres Magnetfeld zum benachbarten Folgeelement bereitstellen.
• Der innere Teil,Abtrieb ist mit einer oder mit einem Kupferzylinder iiberzogen,damit die Dauermagnetkupplung auch im asynchronen Lauf als Wirbelstromkupplung Verwendung finden kann.
• Beschreibung der Dauermagnetkupplung.
• Der Erfindungsgedanke geht auch dahin,das die bezeichneten Stahlkörper aus Dynamobleche gefertigt werden können, jedoch besitzt dann die Dauermagnetkupplung ein sehr hohes Synchronmoment jedoch kein Schlupfmoment.
• Vorgang in der Dauermagnetkupplung.
• Die Dauermagnetkupplung besteht nun aus zwei konstruierten Dauermagnetelemente,die ihre Polachsen in einander verlaufen lassen.Also eine materielose magnetische Verbindung.
• Es ist noch zu erwähnen,daß nach der Magnetisierung die einzelnen Polschenkel Polwechselfolge zeigen.
• Ebenfalls muß als Tatsache angesehen werden, daß die geometrische Folge verlangt,daß der äußere Teil,die doppelte Anzahl von Dauermagneten aufweist wie der innere Teil,daß die Haftflächen der Innenringmagnete überkragen.
• Einschränkungen sind unwesentlich, es ist nicht erforderlich ob die Überkragungen in eine Richtung oder in beiden Richtungen zeigen,wichtig ist,daß die Abmessung der Überkragung so gewählt ist,in tangentialer Richtung,daß sie den Luftspalt des gegenüberliegenden Elementes kurzschließen können.
• Die besonderen Merkmale werden wie folgt aufgezeigt: 1 die doppelt so große Polstärke des äußeren Rings gegenüber den inneren und 2.die überkragenden Pollappen des inneren Rings.
• Ob die genannten Merkmale auch einzeln wirksam sind oder nur die Kombination beider den gewünschten Erfolg bringt,soll nachstehend untersucht werden.
• Die Dauermagnetkupplung wie auf Blatt I,gezeigt stellt die Dauermagnetkupplung in Nullstellung dar.
• Beschreibung der Dauereagnechupplung.
• Verdrehe ich den inneren Teil in Links oder RechtsdFen'g,' dann haben wir einmal die anziehende magnetische Kraft zu unterbrechen. Zum anderen müssen die abstoßen Kräfte bezwungen werden.Das Drehmoment wird also bei der Verdrehung größer bis es seinen Höchstwert erreicht hat.Ist dieser Höchstwert erreicht, so reißt die Dauermagnetkupplung ab,d.h.sie dreht durch.Bis zu dem Höchstwert können wir die Arbeitsperiode mit positiv bezeichnen.Bei der Erreichung des Höchstwertes,bei einer 8 poligen Dauermagnetkupplung liegt der Höchstwert bei ca 41,50, hier stehen sich gleichnamige Pole gegenüber,die Dauermagnetkupplung wird also durch die abstoßende magnetische Kraft in ihre Nullstellung gezwungen.Diese Periode müssen wir mit einer negativen Arbeit bezeichnen.
• Der tiefste Stand der Arbeit ist bei 67,EO erreicht.Ziehen wir die negative Arbeit von der positiven ab,so verbleibt uns ein großer Prozentsatz an positiver Arbeit,ca 75 %.
• Das Drehmoment kann ebenfalls durch die achsiale Verschiebung des inneren Teils reguliert werden.Aus dieser Tatsache heraus,kann die Dauermagnetkupplung als Schlupfkupplung angesehen werden.
• Ganz besondere Eigenschaften und Vorteile sind in dieser Erfindung vorhanden.
• 1.Die Dauermagnetkupplung arbeitet vollkommen berührungslos.
• 2.Größere Luftspalte können auch durch Trennwände überbrückt werden.I)urch die Vergrößerung der Luftspalte wird die Beistung der Dauermagnetkupplung vermindert,jedoch an der Funktion ändert sich nichts.
• 3.Die Dauermagnetkupplung besitzt einen sehr großen Verdrehwinkel,der mit der Polzahl bestimmt werden kann.
• 4.In der Dauermagnetkupplung treten auch nach dauernden asynchronen Lauf keine magnetischen Veränderungen ein,auch wird Beschreibung der Danermagne kupplung. keine Wärme erzeugt.
• 5.Zu Punkt 4,kann die Dauermagnetkupplung auch als Bremse eingesetzt werden.
• 6.Durch Veränderung der Entfernung zwischen den Polen als durch Veränderung des Polsprunks kann die Dauermagnetkupplung,ganz besonders auch als Rührwerkantriebeingesetzt werden.
• Ein ganz besonderer wirtschaftlicher Vorteil liegt darin, daß die Dauermagnetkupplung jede Antriebsmaschine leer anfahren läßt und dem Benutzer Energien und somit Kosten erspart.
• Prüfungen, die diese Erfindung bestehen mußte und zwar unter den härtesten Bedingungen ,haben ergeben,daß diese Erfindung als universelle Dauermagnetkupplung angesprochen werden kann.
• Ein ganz besonderer wirtschaftlicher Vorteil liegt darin,daB die Dauermagnetkupplung eine fast unbegrenste Lebensdauer besitzt und unempfindlich ist,gegen die Einwirkung fremder Störfelder Die dauermagnetische Haftkraft tritt nur im Luftspalt in Erscheinung, alle anderen Flächen sind unmagnetisch.
• Weiter kann die Dauermagnetkupplung auch in erhitzten Räumen bis zu 4000 Cel.eingesetzt werden, ohne das die magnetischen Werte eine Veränderung erfahren.
• Durch die Vergrößerung des Luftspaltes ,mit der Weglassung der Uberkragungen der Polschuhe des inneren Teils,kann der Luftspalt,begregrenzt als Filter,als Seperator,aber auch als Pasteurisierungselement eingesetzt werden. Werden die letztgenannten Konstruktionsmerkmale beachtet,so tritt das Maxwellsches Gesetz in Kraft: " Ein Dauermagnetfeld in Bewe X g haA¢zurFolge ein elektrisches Feld.

Claims (1)

1. Patentansprüche.

   Ans pruch Dauermagnetkupplung,deren sich berührungsfrei unter Belassung eines Luftspaltes achsial oder radial gegenUberliegenden, zueinander verdrehbaren Hälften mit einer übereinstimmenden Anzahl von Polpaaren,die gebildet werden durch einzelne Dauermagnete als Polschenkel gleicher Poliarität wiederum durch Polschuhe verbunden,so gleichgerichtet werden, daß sich Polschenkel bilden, die über dem Umfang angeordnet verteilt in Polwechselfolge einen Ringmagneten darstellen, der seine Polachsen in radialer oder achsialer Richtung zeigt,besonders dadurch gekennzeichnet,daß die dem Luftspalt zwischen beiden Kupplungshälften zugekehrten Stirnseiten oder Flächen der polverschiedenen Schenkel des Ring oder Sternmagneten mindestens der einen Kupplungshlfte mit überkragenden Polschuhen versehen werden, die außenseitig den Luftspalt in Bezug auf die gegenüberliegenden Kupplungshälfte begrenzen und sich in Umfangsrichtung unter Belassung eines eines Kurzschluß ausschließenden Abstandes bis nahe an den Bereich des überkragenden Polschuhs des benachbarten U -oder Polschenkels erstrecken.

   Anspruch 2 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kupplungshälften im stabilen Ruhestand mit sich über eines mindest annaährend gleich großen Unfangswinkel erstreckenden Polschuhen in Bezug auf den sie trennenden Luftspalt einander gegenüberliegenden Polachsen magnetisch verlaufen.

   Anspruch 3 Anspruch 3 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungshälften bei gleicher durch die Anzahl der Polschenkel festgelegter Polzahl ungleichesPolstärke aufweisen.

   Anspruch 4 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Polstärkeder einen Kupplungshälfte etwa annährend doppelt so groß wie die Polstärke der ihr gegenüberliegenden Kupplungshälfte bemessen ist.

   Anspruch 5 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1,2,3 und4,dadurch gekennzeichnet,daß eine unterschiedliche Anzahl zu jeweils einen U - oder Ringmagneten zusammengefaßter Dauermagnetkörper aufweisen.

   Anspruch 6 Dauermagnetkupplung-als Scheibenkupplung nach Anspruch 1,2,3, 4 und 5,dadurch gekennzeichnet,das die in beschriebener und darfestellter Art konstruktiv ausgebildeter Kupplungshälften auf einer den gemeinsamen Rückschlußkörper bildenden Rückenplatte mit einer zusammen mindestens einen U - Magneten ergeben gleichen Anzahl sich achsial erstreckender,vorzugsweise zylindrischer Dauermagnetkörper entgegengerichteter Polarität versehen sind, wobei die sich in Bezug auf den Luftspalt zwischen den Kupplungshälften einander gegenüberliegenden gleichpoligen Stirnflächen der Dauermagnetkörper einen stirnseitig den Luftspalt begrenzenden Polschuh solcher Größe aufweisen,daß zwischen ihnen und den Rändern des benachbarten Polschuh entgegengerichteter Polarität mindestens ein einem Kurzschluß verhindeZrndevnLuftspaltfreibleibt.

   Anspruch 7 Stirndrehkupplung nach Anspruch 1,2,3,4,5 und 6,dadurch gekennzeichnet,daß bei einer Zusammenfassung sämtlicher Dauermagneten zu einem einzigen Ringmagneten,den Dauermagneten gleicher Polarität ein gemeinsamer Polschuh zugeordnet ist, wobei sich die Polschuhe beider Pole mit annährend halbkreisförmiger Gestalt in einer gemeinsamen Radialebene der Kupplungshälften gegenüberliegen.

   Anspruch 8 Stirndrehkupplung nach Anspruch 1,2,3,4,5,6 und 7,dadurch gekennzeichnet,daß die Polschuhe bei zwei kreuzweise zueinander versetzten mit insgesamt vier Polen annährend die Grundrißform eines Viertelkreises aufweisen.

   Anspruch 9 Stirndrehkupplung nach Anspruch 1,2,3,4,5,6,7 und 8,dadurch gekennzeichnet,daß die Kupplungshälften bei an sich gleicher konstruktiver Ausbildung eine unterschiedliche Anzahl gleicher Dauermagnetkörpermittels Rückschlußkörper und Polschuhen zu mindestens einen gemeinsamen U-Magneten aufweisen.

   Anspruch 10 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 - 9,dadurch gekennzeichnet,daB die in der gemeinsamen Radialebene innen liegenden Kupplungshälfte einen für sämtliche Pole gemeinsamen Rückschlußkörper aufweist,derart,daß sich in Verbindung mit der in der Umfangsrichtung wechselnden Polrichtung der Dauermagnetkörper oder Gruppen von Dauermagnetkörper oder Gruppen von Dauermagnetkörpern eine deren Anzahl entsprechender Anzahl von U - Magneten ergibt,von denen jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgende U - Magnete einen gemeinsamen Schenkel aufweisen.

   Anspruch 11 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 - 10,dadurch gekennzeichnet,daß die in der gemeinsamen Radialebene außenliegende Kupplungshälfte eine gegenüber der innen liegenden Hälfte doppelte Anzahl von rückseitig paarweise durch Rückschlußkörper miteinander verbundenen Dauermagnetkörper solcher in Umfangsrichtung wechselnder Polarität aufweist,daß jeweils zwei aufeinander folgende Dauermagnetkörper gleicher Polrichtung unter Verzicht auf Rückschluß durch einen stirnseitig den Luftspalt zwischen den Kupplungshälften begrenzenden Polschuh zu einem gemeinsamen polgleichen U - Magnetschenkel zusammengefaßt sind,wobei sich der Polschuh in Umfangsrichtung über etwa den gleichen Drehwinkel erstreckt,wie der ihm im stabilen Ruhestand einseitig überkragenden Polschuh jedes freien U - Magnetschenkel der innen liegenden Kupplungshälfte Anspruch 12 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 - 11,dadurch gekennzeichnet,daß der innen liegende Kupplungshälfte außenseitig unter Belassung eines ausreichenden Luftspaltes eine sich mit ihm gemeinsam drehende teilweise als Rückschlußkörper dienende Scheibe aus weichmagnetischem Eisen zugeordnet ist, Anspruch 13 Daue rmagne tKupplungals Zentrald rehkupplung nach An spruch 1 - 12,dadurch gekennzeichnet,daß die außen liegende Krupp lungshälfte den treibenden Teil bildet und die Möglichkeit gegeben ist,auch beide Teile zu verwechseln.

   Anspruch 14 Dauermagnetkupplung nachßmsprueh 1 13, dadurch gekennzeichgekennzeichnet, daß mindestens die Polschuhe,vorzagsweise jedoch auch die Rückschlußkörper,auz Stahl bestehen und zusammen mit den Dauermagnetkörpern im montierten Zustand der Kupplungshälften einer gemeinsamen Magnetisierung unterworfen sind.

   Anspruch 15 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 - 14,dadurch gekennzeichnet'daß die Abmessung von Polschenkel zu Polschenkel, so auch die Stellung der Polschenkel frei verändert werden kann,wodurch die Leistung im asynchronen Lauf entweder positiv oder negativ beeinflußt wird.

   Anspruch 16 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 - 15,dadurch gekennzeichnet,das die Formkörper,Polschuh und Rückschlußkörper aus Dynamobleche hergestellt werden können und im Einsatz als Sicherheitskupplung das Synchronmoment erhöhen.

   Anspruch 17 Dauermagnetkupplung nach Anspruch 1 - 16, dadurch gekennzeichnet,daß der getriebene Teil der Dauermagnetkupplung bei Zentraldrehkupplungen mit einem Kupferzylinder, bei Scheibenkupplungen mit einer Scheibe ( Kupfer ) überzogen werden,damit das Schlupfmoment durch den kurzzeitig eintretenden Wirbelstrom erhöht wird.