DE2159753A1

DE2159753A1 - Permanentmagnetisches schneckengetriebe

Info

Publication number: DE2159753A1
Application number: DE2159753A
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1973-06-07
Also published as: IT973841B; SE386725B; BE791979A; NL7216332A; CH559327A5; CA985531A; ATA946872A; AT342378B; GB1399518A; ES408964A1; US3814962A; FR2187074A5

Description

MAX BAERMANN 506BENSberg bezirk Köln-25.11.1971

TELEFON 3051 TELEX 8878430

Scha/Lg 242/71

Permanentmagnetisches Schneckengetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein permanentmagnetisches Schneckengetriebe zur Übertragung von Drehmomenten von einer treibenden Welle auf eine angetriebene Welle, bei welchem die Schnecke und das Schneckenrad durch magnetische Kraftfelder miteinander gekoppelt sind. Die Erfindung ist beispielsweise vorteilhaft anwendbar, wenn sehr hohe Drehzahlen in relativ niedrige Drehzahlen umgesetzt werden sollen.

Neben vielen anderen Anwendungsmöglichkeiten ist das erfindungsgemäij vorgeschlagene Getriebe auch zum Antrieb des Zählwerks

von Elektrizitätszählern geeignet. ™

Es ist bereits bekannt, zwei scheiben- und/oder zylinderförmige Dauermagnete mit Polen wechselnder Polarität aufzumagnetisieren und so einander gegenüberstehend anzuordnen, daß mit Hilfe ihrer anziehenden Kräfte ein Drehmoment von einer Welle Z auf eine andere übertragen wird, ohne daü zwischen beiden eine mechanische Verbindung vorhanden ist. Bei derartigen Getrieben bestehen die Dauermagnete aus einem Dauermagnetwerkstoff hoher Koerzitivfeld'stärke, wie z.B. Bariumferrit, weil seine magnetischen

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Eigenschaften während des Betriebes gegenüber entmagnetisierenden Einflüssen stabil bleiben.

Diese bekannten magnetischen Getriebe weisen den Nachteil auf, daß bei Überlastung der angetriebenen Welle ein unkontrollierbarer Schlupf auftritt.

Ein weiterer Mangel bei diesen nach dem Prinzip der gegenseitigen Anziehung wirkenden Getriebe ist darin zu sehen, daß insbesondere bei der Verwendung in Elektrizitätszählern und sonnigen Getrieben der Feinwerktechnik durch die gegenseitige Anziehung der beiden Magnete je nach Anordnung zueinander axiale oder radiale Kräfte auf die Achslager auftreten, welche die Lagerreibung und den Verschleiß vergrößern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein permanentmagnetisehes Schneckengetriebe zu schaffen, bei welchem die Schnecke und das Schneckenrad bei normaler Belastung ohne jede Berührung, lediglich durch magnetische Kraftfelder miteinander gekoppelt sind, und welches in der Lage ist, auch große Drehneeent· bei hohen Drehzahlen schlupffrei zu übertragen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnecke und das Schneckenrad ganz oder teilweise aus vorzugsweise anisotropem Dauermagnetwerkstoff bestehen und daß die Flanken der Schneckengänge und die in die Schneckengänge reibungslos

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eingreifenden Zähne des Schneckenrades fortlaufend so magnetisiert sind, daß sich gleichnamige Pole gegenüberstehen, derart, daß sich die in Eingriff befindlichen Teile gegenseitig abstoßen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung treten zwischen den ineinandergreifenden Teilen gegenüber den bekannten Getrieben abstoßende Kräfte auf, die umso stärker werden, je mehr sich die Flanken der eingreifenden Zähne des Schneckenrades den Flanken der j

Schneckengänge nähern. Zwischen den in Eingriff stehenden Teilen bildet sich praktisch ein magnetisches Polster, welches eine reibungslose Übertragung des Drehmomentes sicherstellt. Wird der Maximalwert des zu übertragenden Drehmomentes überschritten, so tritt trotzdem kein Schlupf zwischen treibender und angetriebener Welle auf, weil sodann die mechanische Kraftübertragung zwischen den in Eingriff stehenden Teilen der Schnecke und des Schneckenrades wirksam wird. Das Aneinanderentlanggleiten der in Eingriff stehenden Teile bei Überschreiten des Maximalwertes des zu übertragenden Drehmomentes soll möglichst kurz- ^ zeitig erfolgen.

Um ein möglichst hohes Drehmoment ohne mechanischen Kontakt übertragen zu können, soll entgegen der üblichen Dimensionierung eines Schneckengetriebes die Schnecke nach der Erfindung einen möglichst großen. Durchmesser, die Flanken der Schneckengänge eine möglichst große Breite bei relativ großem Abstand der GUnge zueinander aufweisen, und das Schneckenrad soll in

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axialer Richtung möglichst breit ausgebildet sein. Durch diese Ausbildung erhält man große, sich gegenüberstehende, wirksame Polflächen und damit entsprechend hohe Abstoßungskräfte, wobei durch den möglichst großen Abstand zwischen den einzelnen Schneckengängen eine optimale resultierende Abstoßungskraft unddamit eine sehr günstige Kraftübertragung reibungslos erzielt wird.

Für die vorliegende Erfindung sind besonders solche Dauermagnetwerkstoffe geeignet, die eine hohe Koerzitivfeidstärke aufweisen, wie z.B. Ferrite des Eisens mit einem der Metalle Barium, Strontium oder Blei. Zur Übertragung von besonders großen Kräften können vorteilhaft dauermagnetische Legierungen aus Mangan-Aluminium oder Legierungen der Seltenen Erden Verwendung finden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnungen nachfolgend beschrieben.

In der Zeichnung gemäß Fig.1 ist ein permanentmagnetisehes Schneckengetriebe nach der Erfindung in teilweise perspektivischer Seitenansicht dargestellt, das aus der Schnecke 1 und dem Schneckenrad 2 besteht. Die Schnecke und das Schneckenrad sind z.B. aus einer Mischung von anisotropem Dauermagnetwerkstoff hoher Koerzitivfeidstärke von mehr als 1000 Oersted und einem Kunststoffbindemittel durch Pressen oder Spritzen unter Einwirkung eines magnetischen Richtfeldes hergestellt.

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Die oberen Flanken 3 der Schneckengänge 4 sind auf ihrer gesamten Fläche mit einem Nordpol und die unteren Flanken 5 mit einem Südpol aufmagnetisiert. Die Pole sind durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet. Die Flanken 6 der Zähne 10 des Schneckenrades 2 sind fortlaufend mit einem Südpol und die gegenüberliegenden Flanken 7 mit einem Nordpol aufmagnetisiert. Die Pole sind ebenfalls durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet. Durch diese Magnetisierung stehen sich bei den in λ Eingriff befindlichen Teilen gleichnamige Pole, die sich gegenseitig abstoßen, gegenüber, wie aus der Zeichnung hervorgeht.

Bei Rotation der treibenden Welle 8 der Schnecke in der angegebenen Pfeilrichtung wird das Schneckenrad in der angegebenen Pfeilrichtung in Umdrehung versetzt, ohne daß eine Berührung zwischen den in Eingriff befindlichen Teilen erfolgt. Gleichzeitig wird sichergestellt, daß bei kurzzeitiger Überlastung der angetriebenen Welle 9 kein Schlupf auftritt, da die Übertragung des Drehmomentes alsdann durch mechanische Berührung ä der ineinandergreifenden Teile der Schnecke und des Schneckenrades erfolgt.

Um ein möglichst großes Drehmoment übertragen zu können, ist es von großer Bedeutung, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schneckengetriebe richtig zu dimensionieren. Die Schnecke soll einen möglichst großen Durchmesser ^wd^w und die Flanken der Schneckengänge eine möglichst größe Breite ^wb" bei großem Abstand "a" der Gänge zueinander aufweisen.

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Das Schneckenrad soll in axialer Richtung eine möglichst große Dicke *e^w und die Zähne des Schneckenrades sollen eine möglichst große Tiefe "o" besitzen. Durch diese Ausbildung ergeben sich gegenüberstehende magnetisch wirksame Polflächen 11 mit großem Flächeninhalt und damit entsprechend große Abstoßungskräfte. Ferner wird durch den möglichst großen Abstand "aⁿ zwischen den einzelnen Schneckengängen die resultierende Abstoßungskraft relativ groß, so daß es gelingt, eine optimale Kraftübertragung reibungslos mit einem derartigen permanentmagnetischen Schneckengetriebe vorzunehmen.

Fig.2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch das Schneckengetriebe nach der Linie I-I der Fig.1. Aus dieser Figur geht deutlich die besonders dicke Ausbildung "e" des Schneckenrades 2 in axialer Richtung hervor, damit sich ein möglichst großer Flächeninhalt der Polflächen 1 1 des mit der Schnecke ™ in Eingriff stehenden Teils des Schneckenrades ergibt. Die magnetisch wirksame Fläche ist hierbei in der Zeichnung mit einer Kreuzschraffierung versehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Dicke "e" des Schneckenrades etwa gl-ei%n dem Durchmesser ⁿd^M der Schnecke.

In Fig.3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Magnetisierung der Schnecke 1 und des Schneckenrades 2 dargestellt.

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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schneckengänge 4 so aufmagnetisiert, daß sich auf den oberen Flanken 3 ein Polpaar befindet, welches durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet ist, und auf den unteren Flanken 5 ein weiteres Polpaar, welches durch die Buchstaben S und N gekennzeichnet ist. Die in die Schneckengänge eingreifenden Zähne 10 des Schneckenrades 2 sind in gleicher Weise magnetisiert, d.h. auf den Flanken 6 der Zähne befindet sich ein Polpaar SN und auf den gegenüberliegenden Flanken 7 b±xi Polpaar NS. Bei dieser Magnetisierung verlaufen die Kraftlinien im Innern des Magneten bogenförmig, wie aus den eingezeichneten Pfeilen hervorgeht.

Wie atis der Zeichnung gut ersichtlich ist, stehen sich auch bei dieser Magnetisierung bei den in Eingriff befindlichen Teilen stets gleichnamige Pole gegenüber ο

Im Vergleich zu der Magnetisierung gemäß Fig.1 wird bei der vorliegenden Magnetisierung die Abstoßungskraft und damit die Kraftübertragung vergrößert, weil eine geringere Streuung vorhanden ist. Die jeweils aus den sich gegenüberliegenden Nord- f polen austretenden Kraftlinien durchqueren den Zwischenraum zwischen den in Eingriff stehenden Teilen und treten in den auf der gleichen Seite liegenden Südpol wieder ein.

In Fig.4 ist eine Schnecke 1 ±m Schnitt dargestellt, die nicht vollständig aus Dauermagnetwerkstoff besteht. Der Kern 12 der Schnecke besteht beispielsweise aus Kunststoff. In diesen Kern sind schraubenförmige Rillen 13 eingedreht, die der Gangsteigung " der Schnecke entsprechen. In diese Rillen ist eine Spirale 14

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aus Dauermagnetwerkstoff durch Aufdrehen eingesetzt. Der aus den liillen herausragende Teil der Spirale bildet den Gang der Schnecke, der in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise mit dauermagnetischen Polen versehen ist. Zn gleicher Weise können auch Zähne aus Dauermagnetwerkstoff in einen nichtniagnetischen Kern des Schneckenrades eingesetzt werden.

Es ist vorteilhaft, die permanentmagnetische Schnecke und das Schneckenrad insbesondere an den in Eingriff miteinander stehenden Teilen mit einem unmagnetischen Material von hoher Verschleißfestigkeit bzw. guten Notlaufeigenschaften zu überziehen. Solche Materialien sind z.B. Wachse, Pasten oder Lacke, die Molybdänbisulfid in feiner Verteilung enthalten.

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Claims

-O-

Patentansprüche

Ί ) j Permarientinagnetxsch.es Scüneckerigetriebe, bei welchem die Schnecke und das Senneckenrad durch magnetische Kraftfelder miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke und das Schneckenrad ganz oder teilweise aus vorzugsweise anisotropen? Dauertnagnetwerkstoff bestehen und daß die Flanken der Schnecicengänge und die in die Schneckengänge reibungslos eingreifenden Zähne des Schneckenrades fortlaufend so magnetisiert sind, daß sich gleichnamige Pole gegenüberstehen, derart, daß sich die im Eingriff befindlichen Teile gegenseitig abstoßen.
2) Perinanentmagnetisches Schneckengetriebe nach Anspruch 1, "

dadurch gekennzeichnet, daü die Schnecicengänge und die Zähne des Schneckenrades senkrecht zu ihren Planken durchmagnetisiert sind, so daJ sich auf der einen Seite der Gänge und der Zähne der eine Pol und auf der gegenüberliegenden Seite der (J-egenpol befindet, wobei sich jeweils gleichnamige Pole der ineinandergreifenden Teile gegenüberstehen.

3 O O ίϊ 2 ; / O / Π Ί

-1Ü-
3) Permanentmagnet!seiles Schneckengetriebe nacli Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckengänge und die ZiLme des Schneckenrades so magnetisiert sind, daß auf ihren gejanüberliegenden Seiten wenigstens ein Polpaar vorhanden ist, wobei sich die einzelnen Pole der ineinandergreifenden Teile stets mit gleicher Polarität gegenüberstehen.
4) Permanentmagnet is ch.es Schneckengetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke einen möglichst großen Durchmesser "d", die Flanken der Schneckengänge eine möglichst große Breite "b¹¹, die Gänge zueinander einen möglichst großen Abstand "a", das Schneckenrad in axialer Richtung eine möglichst große Dicke "e" und die Zähne des Schneckenrades eine möglichst grolle Tiefe "c" aufweisen.
5) Permanentmagnet!sclies Schneckengetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sennecke und/oder das Schneckenrad aus einem nichtmagnetischen Kern bestehen, in welchem Schneckengänge oder Zähne aus üauermagaetwerkstoff eingesetzt sind,
6) Permanentmagnetisches Schneckengetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch, gekennzeichnet, daß die Schnecke und daw Schneckenrad insbesondere au dea miteinander in Eingriff stehenden Toi Lon in L fc einem uritnagne tischen i^l!<terinl von :·ο\·^ν Versiuileißf es fc i gke L (; Lkw. _t(i'fcort ι,Ό fc.l an '. - -l_C!oi'.-ic:t..:■. J' Lei· ve:· sind.

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