DE2438830C2

DE2438830C2 - Dynamoelektrische Kupplung

Info

Publication number: DE2438830C2
Application number: DE2438830A
Authority: DE
Inventors: Alan J. Dornoch Sutherland Walker
Original assignee: RE Dupont Research and Investment Services Ltd
Current assignee: RE Dupont Research and Investment Services Ltd
Priority date: 1973-08-17
Filing date: 1974-08-13
Publication date: 1986-02-27
Also published as: US3936683A; JPS58174986U; JPS5076456A; GB1489055A; DE2438830A1

Description

dadurch gekennzeichnet,daß die zweite Kuppiungshälfte (24, 34, 32, 35, 28) wie die erste Kuppiungshälfte (20, 28, 21, 31, 26) aufgebaut ist; daß die Erregerteile (20,21, 24,34) in Axialrichtung der beiden Kupplungshälften eine Vielzahl von Polen (21, 21', 21", 24, 24', 24") aufweisen; daß die Flußleitstücke (26, 28, 31, 32) aus sich über die gesamte axiale Länge erstreckenden Stäben (26, 28) bestehen, wobei benachbarte Stäbe (26', 26", 28', S 28") unterschiedliche Polarität haben und jeder Stab

s Vorsprünge aufweist, die zu den Polen der Erreger-

U teile mit zugehöriger Polarität weisen.

\t 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

;i. zeichnet, daß Stäbe (26, 28) gleicher Polarität über

;; magnetisch leitfähige Leitstückringe (31, 32) gitter-

;'-.; artig verbunden sind.

'}■■ 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

g kennzeichnet, daß die Erregerteile axial magnetisier-

•;^;; te Dauermagnetringe (21) mit dazwischen liegenden

\). weichmagnetischen Ringen (20) aufweisen.

f. 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

!>; dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerteile radial

i'i magnetisierte Dauermagnetringe (1) mit dazwischen

§ liegenden unmagnetischen Ringen (1,3') aufweisen.

fi 5. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

ti dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstückringe (31,

p 32) zu den Polringen hin einen kleinen Luftspalt oder

zu einer Trennwand (10) hin Ausnehmungen im Bereich der magnetischen entgegengesetzt gepolten Stäbe (26', 26"; 28', 28") aufweisen.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (6, 8; 26, 28) miteinander durch magnetisch nicht leitende Werkstoffe derart verbunden sind, daß sie Hohlzylinder bilden, die über Endscheiben (7,9; 27,29) gelagert sind.

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Kupplung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei bekannten dynamoelektrischen Kupplungen, also magnetischen Übertragungseinrichtungen, mittels welcher Drehmomente durch Wandungen hindurch berührungslos übertragen werden können, sind in der Regel magnetische Polringe vorgesehen, zwischen denen eine magnetisch durchlässige Leitwand angeordnet ist und die so aufgebaut ist, daß jeweils ein Nordpol des ersten Polringes einem Südpol des zweiten Polringes gegenübersteht. Es sind auch Magnetkupplungen bekanntgeworden, bei denen ein feststehender Polring aus permanentmagnetischem Werkstoff auf Flußleitstücke aus weichem Eisen wirkt Auch sind Drehkupplungen bekanntgeworden, bei denen umlaufende Magnete mit axialer Magnetisierung eines klauenankerähnlichen Läufer magnetisieren. Ferner sind Wirbelstromkupplungen bekanntgeworden, bei denen elektromagnetisch erzeugte Magnetkräfte über einen Klauenpol-Zwischenläufer auf einen Wirbelstromläufer übertragen werden. Die erstgenannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie umlaufende magnetische Werkstoffe benötigt, 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 ausreichen, um die Magnete zu zerstören. Wenn sich also theoretisch mit den neuen Werkstoffen Magnetkuppli'ngen 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. Weitere Lösungsvorschläge bestehen aus Kupplungen mit zweipoligen Axialmagneten.

Aus der DE-OS 15 38 942 ist eine Kupplung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein feststehender Polring (Feld) mit zwei axial aufeinanderfolgenden Polen sowie Leitstücke (Polanordnung) vorgesehen sind. Die Kupplung ist dabei als Wirbelstromkupplung ausgebildet, d. h, statt einer zweiten, mit der ersten Kuppiungshälfte baugleichen Kuppiungshälfte ist ein Induktionszylinder vorgesehen. Ferner ist es aus der FR-PS 5 09 871 bekannt, Synchronkupplungen durch zwei sich gegenüberliegende Klauenpolläufer zu bilden. Aus der FR-PS 15 39 090 ist eine Synchronkupplung homopolarer Bauart bekannt, bei der zwei Flußleitstücke durch ein ruhendes Erregerteil magnetisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße dynamoelektrische Kupplung dahingehend weiterzubilden, daß eine Synchronkupplung mit ruhenden Erregerteilen für hohe übertragbare Drehmomente geschaffen wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Unteransprüche kennzeichnen besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Durch die Erfindung wird somit eine dynamoelektrische Kupplung geschaffen, bei der das magnetische Material nicht umläuft und bei der dennoch eine optimale Vielzahl von Magneten zum Einsatz gelangen kann. Wesentlich ist dabei, daß stationäre vielpolige Axialmagnete von Flußleitstücken aus weichmagnetischem Material so zugeordnet werden, daß nicht nur zwischen den Polen der beiden umlaufenden Flußleitstücke, sondern auch zwischen den Flußleitstücken und mindestens einem der vielpoligen Magneten ein Luftspalt verbleibt.

Hierdurch ist es möglich, ohne Rücksicht auf seine mechanischen Eigenschaften jedweden magnetischen Werkstoff zu verwenden und extrem große Drehmomente, aber auch nahezu beliebig hohe Drehzahlen zu verwirklichen. An die Stelle von Permanentmagneten

b5 können dabei auch Elektromagnete treten. Hierdurch ist eine elektrische Beeinflussung, beispielsweise auch Unterbrechung, der Kupplungswirkung möglich. E": Verwendung stationärer elektromagnetischer Polringe

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werden Schleifringe nicht benötigt

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt bzw. zeigen

F i g. 1 und IA im Längs- und Querschnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radialer Magnetisierung der Polringe; und

F i g. 2 und 2A im Längs- und Querschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit axialer Magnetisierung der Polringe.

Fi g. 1 und IA 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 Γ durch Ringe V" aus magnetisch nicht leitendem Material voneinander getrennt und durch einen aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Hohlzylinder 3 magnetisch leitend miteinander verbunden sind. Der Innenmagnet 4 ist in gleicher Weise aus Ringen 4' und 4" aufgebaut Bei ihm weisen die mit N oder 5 bezeichneten Magnetpole nach außen, während die gegensinnigen Magnetpole nach innen weisen und durch die aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende Stange 5 miteinander magnetisch Ieitend verbunden sind. Auch diese innenliegenden Magnete 4' und 4" sind stationär angeordnet. Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt zwischen einem außenliegenden Läufer 6, der aus magnetisch gut leitenden Stäben 6' und 6" besteht, deren nach außen weisende Vorsprünge um eine Teilung, d. h. um die axiale Erstrekkung eines Ringes Γ bzw. 1" zueinander verschoben sind. Die Stäbe 6' und 6" sind an den axialen Enden durch Radscheiben 7 miteinander verbunden, zwischen den Stäben 6' 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 8' und 8", die wiederum axial um eine Teilung zueinander versetzt angeordnet sind. Die Stäbe 8' sind jeweils mit einem Südpol, die Stäbe 8" jeweils mit einem Nordpol der magnetischen Ringe 4' und 4" gekoppelt, so daß die Stäbe 8' einen Südpol bilden und die Stäbe 8" einen Nordpol. Ihnen gegenüber sind die Stäbe 6' und 6" mit entgegengesetzter Polarität angeordnet.

Auch die innenliegenden Stäbe 8' 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 Läufern 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.

F i g. 2 zeigt eine ähnliche magnetische Übertragungsvorrichtung, bei der jedoch die Magneten nicht radial, sondern axial magnetisiert sind. Zwischen den Magneten 2Γ und 21" des Polrings 21 sind Ringe 20 aus weichmagnetischem Werkstoff 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.

In Umfangsrichtung sind magnetisch leitende Ringe 3Γ angeordnet, die jeweils die Stäbe 26' miteinander verbinden, während die Ringe 31" die Stäbe 26' miteinander verbinden. Die Ringe 3Γ 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 8' 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 nicht gezeigte magnetisch nicht leitende Werkstoffe ausgefüllt. Der Stab 35 besteht bei dieser Ausführung aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff ebenso das Gehäuse 36.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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35

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Dynamoelektrische Kupplung, deren erste Kuppiungshälfte besteht aus

a) einem feststehenden, zylinderförmigen Erregerteii zur Erzeugung eines in Umfangsrichtung homopolaren und in Axialrichtung mehrpoligen Feldes und

b) einem weichmagnetischen, rotierenden Flußleitstück zwischen dem Erregerteil und der zweiten Kuppiungshälfte in Klauenpolbauart, das das in Umfangsrichtung homopolare Feld des Erregerteils in ein in Umfangsrichtung vielpoüges Feld umformt,