DE2438830A1 - Magnetkupplung - Google Patents

Magnetkupplung

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DE2438830A1
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Description

38988/73 DΓ. W. PFEiFFEk
8 MÜNCHEN 40
UNGERbRSTR. 25
TELEFON 333626
R. E. Dupont Research and Investment Services Ltd. Douglas, Isle of Man, England
Magne tkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Übertragungseinrichtungen, mittels welcher Drehmomente durch Wandungen hindurch berührungslos übertragen werden können.
Bekannte Kupplungen bestehen aus magnetischen Polringen, zwischen denen eine magnetisch durchlässige Leitwand angeordnet ist und die so aufgebaut sind, daß jeweils ein Nordpol des ersten Polringes einem Südpol des zweiten Polringes gegenübersteht. Es sind auch Magnetkupplungen bekannt geworden, bei denen außer den Polringen aus permanentmagnetischem Werkstoff noch magnetische Leitstücke aus weichem Eisen angeordnet sind, die zu einer Konzentration des Magnetflusses führen. Alle Vorrichtungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß sie magnetische Werkstoffe benötigen, deren mechanische Festigkeiten sehr gering sind. Dies gilt insbesondere für Permanentmagnete sehr hoher magnetischer Energie, z.B. Magnete auf der Basis seltener Erden. Die mechanische Festigkeit dieser Magnete ist so gering, daß oft bereits die inneren magnetischen Abstoßungskräfte
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ausreichen, um die Magnete zu zerstören. Wenn sich also theoretisch mit den neuen Werkstoffen Magnetkupplungen herstellen lassen, die wesentlich größere Leistungen zu'übertragen vermögen als bisher, so scheitert die praktische Verwirklichung an den mechanischen Werkstoffeigenschaften. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kupplungen mit großer Drehzahl betrieben werden sollen oder wenn hohe Winkelbeschleunigungen erforderlich sind. Die Erfindung bezweckt eine. Konstruktion magnetischer Übertragungseinrichtungen, in der das magnetische Material keinen hohen Winkelbeschleunigungen ausgesetzt wird.
Die Erfindung besteht darin, daß von den eigentlichen magnetischen Polringen getrennte Leitstücke aus weichmagnetischem Material so angeordnet werden, daß nicht nur zwischen den Polen der beiden Polringe, sondern auch zwischen den weichmagnetischen Leitstücken und mindestens einem der magnetischen Polringe ein Luftspalt verbleibt und dabei die magnetischen Polringe stationär angeordnet werden können. Hierdurch ist es möglich, jeden magnetischen Werkstoff zu verwenden ohne Rücksicht auf seine mechanischen Eigenschaften.
An die Stelle von Permanentmagneten können erfindungsgemäß auch Elektromagnete treten. Hierdurch ist eine Unterbrechung der Kupplungswirkung möglich. Auch Magnetkupplungen mit elektromagnetischer Erregung sind bereits beschrieben worden. Bei diesen muß jedoch die Energie durch Schleifringe in die umlaufende Magnetspule eingespeist werden. Mit stationären elektromagnetischen Polringen werden Schleifringe nicht benötigt.
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Die Erfindung soll anhand der Figuren beschrieben werden:
Die Figuren 1 und 1A zeigen im Längs- und Querschnitt eine Ausführungsform nach der Erfindung mit radialer Magnetisierung der Polringe.
Die Figuren 2 und 2A zeigen im Längs- und Querschnitt eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung mit axialer Magnetisierung der Polringe.
Figur 1 zeigt im Längs- und Querschnitt schematisiert eine erfindungsgemäße Kupplung. Diese besteht aus radial magnetisierten, stationär angeordneten Ringen 1 aus permanentmagnetischem Werkstoff, die eine unterschiedliche Polarität besitzen, wobei zwei benachbarte Ringe 1 und 1' durch Ringe 1"' aus mangetisch nicht leitendem Material voneinander getrennt und durch einen aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden HotxLzylinder 3 magnetisch leitend miteinander verbunden sind. Der Innenmagnet 4 ist in gleicher Weise aus Ringen 41 und 4" aufgebaut. Bei ihm weisen die mit N oder S bezeichneten Magnetpole nach außen, während die gegensinnigen Magnetpole nach innen weisen und durch die aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende Stange 5 miteinander magnetisch leitend verbunden sind. Auch diese innenliegenden Magnete 41 und 4" sind stationär angeordnet. Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt zwischen einem außenliegenden Läufer 6, der aus magnetisch gut leitenden Stäben 61 und 6" besteht, deren nach außen weisende VorSprünge um eine Teilung, d.h. um die axiale Erstreckung eines Ringes 11 bzw. 1" zueinander verschoben sind. Die Stäbe 61 und 6" sind an den axialen Enden
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durch Radscheiben 7 miteinander verbunden, zwischen den Stäben 61 und 6" befindet sich ein nicht gezeigter Körper aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff. Der zweite Läufer 8 ist in gleicher Weise aufgebaut und besteht aus Stäben 81 und 8", die wiederum axial um eine Teilung zueinander versetzt angeordnet sind. Die Stäbe 81 sind jeweils mit einem Südpol, die Stäbe 8" jeweils mit einem Nordpolt der magnetischen Ringe 41 und 4" gekoppelt, so daß die Stäbe 81 einen Südpol bilden und die Stäbe 8" einen Nordpol. Ihnen gegenüber sind die Stäbe 61 und 6" mit entgegengesetzter Polarität angeordnet.
Auch die innenliegenden Stäbe 81 und 8" schließen zwischen sich prismatische Körper aus magnetisch nicht leitendem Material ein und bilden mit der Endscheibe 9 eine umlaufende Einheit. Zwischen den beiden Läfern 8 einerseits und 6 andererseits ist eine magnetisch leitende Trennwand 10 angeordnet. Zwischen dem Polring 1 und dem Läufer 6 befindet sich ein Luftspalt 11, ebenso zwischen dem Polring 4 und dem Läufer 8 der Luftspalt 12.
Figur 2 zeigt eine ähnliche magnetische übertragungsvorrichtung, bei der jedoch die Magneten nicht radial, sondern axial magnetisiert sind. Zwischen den Magneten 21' und 21" des Polrings 21 sind Ringe aus weichmagnetischem Werkstoff 20 angeordnet, die den magnetischen Fluß an den Läufer 26, der an den axialen Enden mit Endscheiben 27 versehen ist, geleitet wird. Der Läufer 26 weist Stäbe 26' auf, deren Vorsprünge um einen axialen Magnetabstand zu den Stäben 26" versetzt angeordnet sind.
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In Umfangsrichtung sind magnetisch leitende Ringe 31' angeordnet, die jeweils dieStäbe 26" miteinander verbinden, während die Ringe 31" die Stäbe 26' miteinander verbinden. Die Rings 31 ' und 31" befinden sich in Höhe der aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Ringe 20 bzw. 20'. In die Ringe 31 werden alle Nordpole der Magnete 21' und 21" eingeleitet, während in die Ringe 31" alle Südpole eingeleitet werden, so daß alle Stäbe 26' Nordpole bilden und alle Stäbe 26" Südpole. Durch die magnetisch durchlässige Trennwand 10 hindurch erfolgt die übertragung des Drehmomentes auf die gegensinnig
gepolten Stäbe 81 und 8". Auch diese Stäbe sind durch Ringe 32' und 32" magnetisch leitend miteinander verbunden. Diese Ringe stehen über einen Luftspalt 33 in magnetisch leitender Verbindung mit den magnetisch
leitenden Zwischenscheiben 34 und 34'. Alle Stäbe 28' und 28" sind über Endscheiben 29 zu einer rotierenden Einheit zusammengefaßt, auch hier sind.die Zwischenräume zwischen den Stäben durch nichtgezeigte magnetisch nicht leitende Werkstoffe ausgefüllt. Der Stab 35 besteht bei dieser Ausführung aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff ebenso das Gehäuse 36 ο
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Claims (12)

Patentansprüche
1. Magnetkupplung zum Übertragen von Drehmomenten bestehend aus einem ersten permanent- oder elektromagnetischen Polring (1; 21) und weichmagnetischen Leitstücken (61, 6"; 26', 26"), die die magnetische Kupplung mit einem zweiten permanent- oder elektromagnetischen Polring (4; 24) bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstücke (61, 6"; 26', 26") sich mindestens relativ zum ersten magnetischen Polring (1; 21) drehen.
2. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidei magnetischen Polringe (1, 21; 4; 24) Leitstückringe (6, 8; 26, 28) zugeordnet sind.
3. Magnetkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Leitstückringe (6, 8; 26, 28) sich relativ zu den zugeordneten Polringen (1, 4; 21, 24) drehen.
4. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Polringe (1, 4; 21, 24) und eine magnetisch durchlässige Trennwand (10) einerseits und die Leitstückringe (6, 8; 26, 28) andererseits Systeme bilden, die sich relativ zueinander drehen.
5. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Polringe (21, 24) achsial magnetisiert sind.
6. Magnetkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstückringe Verbindungsringe (31', 31"; 32' 32") aus weichmagnetischem Werkstoff zwischen den Leitstücken (261, 26"; 28), 28") aufweisen, die mit achsial aufeinanderfolgenden Polen (201, 21") in magnetisch lei-
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•η __
tender Verbindung stehen.
7. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe (1, 4) radial magnetisiert sind.
8. Magnetkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere radial magnetisierte Ringpole (V, 1"; 4', 4") achsial aufeinanderfolgend angeordnet sind.
9. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstücke der Leitstückringe Stäbe (61, 6"; 81, 8"; 26', 26"; 28f, 28") sind, die Vorsprünge aufweisen, deren Abstand dem Abstand gleichnamiger Magnete der Polringe (1, 4; 21, 24) entspricht.
10. Magnetkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die gradzahligen Stäbe (26', 28') durch eine erste Vielzahl von magnetisch leitenden Ringen (31', 32') und die ungradzahligen Stäbe (26", 28") durch eine zweite Vielzahl von magnetisch leitenden Ringen (31", 32") magnetisch leitend verbunden sind.
11. Magnetkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstückringe zu den Polringen hin einen kleinen Luftspalt oder zur Trennwand 10 hin Ausnehmungen im Bereich der magnetisch entgegengesetzt gepolten Stäbe aufweisen.
12. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Stäbe (6, 8; 26, 28) miteinander durch magnetisch nicht leitende Werkstoffe verbunden sind, so daß sie Hohlzylinder bilden, die über Endscheiben (7, 9; 27, 29) gelagert sind.
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