DE2618625A1 - Elektromagnetische kupplung mit kuehlungssystem - Google Patents
Elektromagnetische kupplung mit kuehlungssystemInfo
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- H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
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Description
Dr.-ing. Dipi.-Phyj. OSKAR KÖNIG Patentanwalt
' Deutsche Bank AG Stuttgart
Telefon: (07 i 4) BfWflW ^ 29 64 61 Konto Nr. 89 / 00
Telegramm: Koenigpat' 7000 STUTTGART-!, Klüpfelstraße 6 Postscheck Stgt.84919
Poetfach 51
4109
Heenan Drives Ltd. Worcester / England
Elektromagnetische Kupplung mit Kühlungssystem Zusatzpatentanmeldung zu Patent
(Patentanmeldung P 25 22 423.1)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische
Kupplungsvorrichtungen und insbesondere auf ein System zum Ableiten von Wärme von der Induktortrommel
solcher Vorrichtungen und betrifft
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eine Verbesserung bzw. Weiterbildung der in der deutschen Patentanmeldung P 25 22 423.1 (DT-OS 2 522 423) beschriebenen
elektromagnetischen Kupplung.
Eine bekannte elektromagnetische Kupplung weist einen Rotor auf, welcher innerhalb einer rotierbaren Induktortrommel
angeordnet ist. Eine Spule ist erregbar, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, welches den Rotor und die Induktortrommei
elektromagnetisch so kuppelt, dass zwischen ihnen Drehmomente übertragen werden können. Der Durchgang des Magnetfeldes
durch den Rotor und die Induktortrommel erzeugt während der Drehmomentübertragung Wärme, insbesondere als
Ergebnis von "Schlupf" zwischen dem Rotor und der Induktortrommel {Leistungseingang = Leistungsausgang + Wärme). Die
Ableitung dieser Wärme war lange Zeit ein Problem für die auf diesem Gebiet arbeitenden Fachleute gewesen und unterschiedliche
Typen von Kühllingssystemen waren mit dem Ziel untersucht worden, die erzeugte Wärme wirksamer abzuleiten.
Im allgemeinen begrenzt der Wärmeaufbau das Leistungsverhältnis der Kupplung. Deshalb kann durch Erhöhung der Wärmeableitung
einer Kupplung bestimmter G-rösse das Leistungsverhältnis erhöht werden.
Bei manchen unterschiedlichen Bauarten solcher elektrischen Kupplungen wurden wärmeableitende Rippen vorgesehen, welche
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sich entweder radial oder axial von der Aussenseite der Induktortrommel
aus erstrecken. Jedoch haben solche Rippen keine ausreichende Kühlung der Kupplung erzielen lassen
und können zusätzlich soviel Geräusch erzeugen, dass ein Schalldämpfer erforderlich wird. Die US-PS 2,345,850 zeigt
ein Beispiel eines typischen Rippenkühlungssystems.
Gemäß einem Versuch, die Strömung des Kühlfluidums effektiver anzuwenden, enthält die in der US-PS 2,745,974 gezeigte Vorrichtung
eine Induktortrommel, die das Feldpol-Ausgangsglied umgibt. Dieses Ausgangsglied enthält eine Reihe am
Umfang im Abstand voneinander angeordneter magnetischer Pole, die durch die Feldspule erregt werden, wobei die Pole
aus ferromagne ti schein Material gebildet sind. Das Induktorglied weist eine Mehrzahl von Rippen auf und ermöglicht
eine Luftströmung durch die Umfangsschlitze, die zwischen benachbarten magnetischen Polen vorhanden sind, wobei die
Luft durch den Spalt zwischen den Polen und den Rippen und dann über die Rippen geführt wird. Ein Nachteil dieser Anordnung
ist die durch die Umfangskühlschlxtze verursachte Unterbrechung von Wirbelströmen und der damit im Zusammenhang
stehende magnetische Widerstand, wodurch sich eine verminderte Drehmoment-Übertragungskapazität ergibt.
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Die in der US-PS 3,641,375 dargestellte Vorrichtung benutzt eine Reihe druckdichter Kammern, die um das Gehäuse der
Kupplung herum im Abstand voneinander angeordnet sind. Das Kühlfluidum (beispielsweise Luft) von diesen druckdichten
Kammern stößt gegen die Oberfläche der Induktortrommel und gelangt dann zu einer benachbarten Ausströmtasche.
Während die Kühlfähigkeit dieser Vorrichtung im allgemeinen annehmbar ist, erfordert sie ein Mittel zur Druckerzeugung
in den Druckkammern, wie beispielsweise ein Gebläse oder einen Ventilator. Darüber hinaus ist die Anordnung der abwechselnden
Druckkammern, Ausströmtaschen (Ausströmlöcher) und der zugeordneten Prallbleche schwierig und teuer in der
Herstellung und erfordert unangemessen grossen Raum innerhalb des Gehäuses der Kupplung.
Die elektromagnetische Kupplung nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 22 423.1) vermeidet solche Nachteile
und ergibt mit einfachen, platzsparenden Mitteln eine sehr wirksame Kühlung. Es istiifte. Aufgabe der Erfindung, diese
Kupplung zu verbessern bzw. weiterzubilden und insbesondere Spannungen zwischen den Fluidumsleitgliedern und der Induktortrommel
auf baulich einfache, betriebssichere Weise entgegenzuwirken bzw. zu vermeiden.
— CT _
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Gemäß einem Erfindungsaspekt ist eine elektromagnetische
Kupplung vorgesehen, welche aufweist:
" (a) ein Gehäuse;
(b) ein in diesem Gehäuse angeordnetes Rotorglied; (c)'in diesem Gehäuse angeordnete Induktortrommelmittel,
die relativ zum Potorglied rotierbar sind;
(d) Spulenmittel zum elektromagnetischen Kuppeln des Rotorgliedes und der Induktörtroiranelmittel;
(e) die Induktörtroiranelmittel weisen einen im allgemeinen
zylindrisehen Trommelteil auf, der einen
im wesentlichen gleichmäßigen magnetischen Widerstand in einer im allgemeinen zu der Längsachse
dieses zylindrischei} Trommelbereiches parallelen Richtung hat, wobei dieser Trommelteil eine
äussere wärmeableitende Oberfläche definiert, die eine Mehrzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden
wärmeableitenden Nuten hat, die entlang der Längsachse des zylindrischen Tromnelteils
im Abstand voneinander angeordnet sind;
(f) Mittel zum Leiten von Kühlfluidum in das Gehäuse
zur Ableitung von in den Induktortrommelmittel erzeugten Wärme;
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(g) eine Mehrzahl von Fluidumleitmitteln. die benachbart
der äüsseren wärmeableitenden Oberfläche
angeordnet sind, wobei diese Fluidumleitmitteln Kühlfluidum einwärts in die wärmeableitenden
Nuten zur Kühlung der Induktortrommelirittel leiten, wobei jedes Fluidumleitmittel Expansionsmittel
zum Aufnehmen thermischer Ausdehnung des genannten Trommelteils aufweist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine elektromagnetische
Kupplung vorgesehen, welche aufweist:
(a) erste und zweite relativ zueinander rotierbare Me chani smen;
(b) der erste Mechanismus weist ein im allgemeinen zylindrisches Trommelteil auf, der um den zweiten
Mechanismus herum angeordnet ist;
(c) während ihrer operativen Verbindung wirken der erste und zweite Mechanismus unter Erzeugung von
Wärme in dem genannten Trommelteil zusammen;
(d) der genannte Trommelteil definiert eine äussere,
wärmeableitende Oberfläche, die mindestens eine sich in ümfangsrichtung erstreckende, im allgemeinen
senkrecht zu der Längsachse dieses zylindrischen Trommelteiles gerichtete Nut aufweist;
(e) eine Mehrzahl von dem genannten Trommelteil zugeordneten Fluidumsleitmitteln benachbart der
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äusseren wärmeableitenden Oberfläche zum Leiten von Kühlfluidum in die wärmeableitende Nut zum
Kühlen der Induktortrommelmittel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Induktortrommel in längsgeschnittener Darstellung
gem. einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch Fig. 1 gesehen entlang der Schnittlinie II-II in vergrösserter
Darstellung,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Induktortrommel in längsgeschnittener Darstellung gem.
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevor die Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden, sei ausdrücklich bezug genommen auf die Zeichnungen
und die Beschreibung des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 25 22 423.1), deren Verständnis notwendig
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ist für das Verständnis der vorliegenden Erfindung. Die beigefügte
Zeichnung zeigt Abwandlungen der in diesem Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 22 423.1) beschriebenen
und dargestellten elektromagnetischen Kupplung.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein Problem gerichtet, welches während
des Betriebs der in dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 22 423.1) beschriebenen und dargestellten
elektromagnetischen Kupplung auftritt. Während dieses Betriebs erfährt die Induktortrommel einen Temperaturanstieg,
der beispielsweise ungefähr 310 C beträgt, wogegen die Fluidumsleitglieder bei einer Temperatur verbleiben, die beispielsweise
94 C unter der der Trommel liegt. Solch ein Temperaturanstieg der Induktortrommel verursacht eine Vergrösserung
der Gesamtlänge dieses Trommelbereiches infolge Wärmeausdehnung von beispielsweise ungefähr 0,06 3 cm.
Solch eine Temperaturausdehnung verursacht Spannungsbelastungen der Schweißstellen, mittels denen die Fluidumsleitglieder
an der Trommel befestigt sind. Es wurde ermittelt, dass für die vorgenannten Temperaturen und thermische Wärmedehnung
die Spannungsbelastung an der Schweißstelle im Bereich von
90000 psi (6,2 χ 10 Pa; Pa = Pascal) liegt.
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In,Fig. 1 sind einige der Bezugszeichen dieselben wie die
entsprechenden Bezügszeichen in dem Hauptpatent ·
(Patentanmeldung P 25 22 423.1) mit dem Unterschied, dass sie um 100 erhöht wurden. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt
einer Induktortrommelanordnung 125, die eine Induktortrormel
127 aufweist, welche eine äussere wärmeableitende Oberfläche 155 hat. Die Oberfläche 155 weist eine Vielzahl von wärmeableitenden
Nuten 157 auf, welche an ihren radial einwärts gerichteten Enden in einer Bodenfläche 159 enden. In diesen-Ausführungsbeispiel
ist jedes der Fluidumsleitglieder 61 in der Zeichnung des Hauptpatentes (Patentanmeldung
P 25 22 423.1) ersetzt durch zwei in axialer Richtung miteinander fluchtende Fluidumsleitglieder 171 und
173. Jedes dieser Glieder 171 und 173 ist an der Induktor-
/fest trommel 147 mittels einer Schweissung 165 befestigt, die vorzugsweise an den voneinander abgewendeten äusseren Enden
der Glieder 171 und 173 vorgenommen sind.
Um die Probleme zu beheben, die sich durch die thermische
Ausdehnung der Induktortrommel 127 ergeben, ist ein Expansionsmittel
in Gestalt einer Schlupfverbindung 175 vorgesehen, das die einander benachbarten Enden der Glieder 171
und 173 umfasst und vorzugsweise fest an der Oberfläche 155 durch eine Mehrzahl von Schweißstellen 177 (Fig. 2) befestigt
ist. In diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die
Schlupfverbindung durch eine fest an der Induktortrommel angeordnete zylindrische Gleitlagerhülse 175 für die einander
benachbarten Enden der Glieder 171, 173 gebildet.
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Es versteht sich, dass die Schlupfverbindung 175 andere als
die dargestellten körperlichen Gestaltungen haben kann, die innerhalb des erfindungsgemäßen Gedankens liegen, solange
erreicht wird, dass die benachbarten Enden der Glieder 171 und 173 an Relativbewegungen quer zu ihrer Längsrichtung
gehindert werden, jedoch im Gefolge thermischer Ausdehnung der Induktortrommel 127 axiale Relativbewegungen erlauber..
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Aussenoberfläche 155 der Induktortrommel 127 vorzugsweise einen verkleinerten
Radius auf dem axialen Bereich haben, wo die Schlupfverbindungen 175 angeordnet sind, so dass die Glieder 171
und 173 in einem Gleitsitz in die Schlupfverbindung 175 eingreifen können, wobei sie in Kontakt oder Eingriff mit
oder in geringem Abstand von der übrigen Aussenoberfläche 155 sind.
Auch das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist auf das Problem der thermischen Ausdehnung gerichtet, wie es
in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 diskutiert wurde. In Fig. 3 sind Elemente, die Elementen der Fig. 1 entsprechen,
mit um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet,und es ist ein längsgeschnittener Ausschnitt aus einer Induktortroinmel-Anordnung
225 dargesteilte die eine Induktortrommel
227 mit einer äusseren wärmeableitenden Oberfläche 255 aufweist. Die Oberfläche 255 weist eine Vielzahl von wärmeableitenden
Nuten 25 7 auf, von denen jede an ihren radial
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einwärtigen Enden in einer Bodenfläche 259 endet. In diesem
Ausführungsbeispiel ist jedes der Fluidumsleitglieder 261
an einem Ende fest an der Induktortrommel 227 mittels einer
Schweissung 265 befestigt. Das andere Ende jedes Fluidumsleitgliedes
261 ist gleitbar angeordnet in einer Schlupfverbindung 275, welche vorzugsweise an der Oberfläche 255
in ähnlicher Weise befestigt sein kann wie in Fig. 2 dargestellt. In diesen bevorzugten Ausführungsbeispielen sind
die Fluidumsleitglieder 171, 173 bzw. 261 kreiszylindrische
/275
Stäbe und die Schlupf verbindung, wie 175 7] ist eine zylindrische
Hülse.
Die Erfindung wurde vorstehend ausführlich genug beschrieben, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, nach ihr zu
handeln und sie zu benutzen. Es versteht sich, dass Modifikation und Abwandlungen der dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
handeln und sie zu benutzen. Es versteht sich, dass Modifikation und Abwandlungen der dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
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Claims (6)
- 4109 - 12 -Patentansprüche/ 1. {Elektromagnetische Kupplung mit einem Gehäuse, einem im ^-—/ Gehäuse angeordneten Rotorglied, einer im Gehäuse angeordneten und relativ zum Rotorglied drehbaren Induktortrommelvorrichtung, die einen im allgemeinen zylindrischen Trominelteil hat, welcher einen im wesentlichen gleichmäßigen magnetischen Widerstand in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse des zylindrischen Trommelteiles besitzt, welcher Trommelteil eine äussere wärmeableitende Oberfläche definiert, die eine Mehrzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckende wärrreableitende Nuten aufweist, die in Längsrichtung des zylindrischen Trommelteils sich im Abstand voneinander befinden, ferner mit Mitteln zum Einleiten von Kühlfluidum in das Gehäuse zum Ableiten von in der Induktortrommelvorrichtung erzeugter Wärme und mit der äusseren wärmeableitenden Oberfläche benachbart oder sie berührend angeordneten Fluidumsleitmitteln, welche Kühlfluidum nach innen in die wärmeableitenden Nuten leiten, um die Induktortromme!vorrichtung zu kühlen, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 22 423.1), dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fluidumsleitmittel Expansionsmittel zur Anpassung an thermische Dehnung des zylindrischen Trommelteiles aufweist.- 13 -6098*8/07304109 . - 13 -
- 2. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmittel aufweisen:(a) jedes Fluidumsleitmittel weist mindestens ein Paar von in axialer Richtung miteinander fluchtenden Gliedern (171, 173) auf;(b) ein Verbindungsglied (175) sichert die benachbarten Enden der axial miteinander fluchtenden Glieder gegen transversale Relativbewegung.
- 3. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axial miteinander fluchtenden Glieder längliche, im allgemeinen zylindrische Glieder (171, 173) sind und dass das Verbindungsglied (175) ein im allgemeinen zylindrisches Hülsenglied ist, das die benachbarten Enden der miteinander fluchtenden Glieder umfasst und axiale Relativbewegung der Enden dieser Glieder zulässt.
- 4. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmittel umfassen, dass jedes Fluidumsleitmittel ein längliches Glied (261) aufweist, dessen eines Ende fest an dem Induktortromnelteil (227) befestigt ist und ferner am Induktortrommelteil Haltemittel (2 75) fest angeordnet sind, die dem anderen Ende des länglichen Gliedes (261) für axiale Relativbewegung zwischen ihnen zugeordnet sind.609846/0730- 14 -
- 5. Elektromagnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Glied (171, 173; 261) mit seinem einen Ende an der Induktortrommel fest angeordnet ist und mit seinem anderen Ende im
Verbindungsglied (175; 275) axial gleitbar gelagert ist. - 6. Elektromagnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (175) bzw. das Haltemittel (275) eine Gleitlagerhülse ist.809846/0730
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US05/572,697 US3996485A (en) | 1974-06-28 | 1975-04-28 | Electromagnetic coupling and cooling system therefor |
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DE2618625C2 DE2618625C2 (de) | 1985-12-05 |
Family
ID=24288967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19762618625 Expired DE2618625C2 (de) | 1975-04-28 | 1976-04-28 | Elektromagnetische Kupplung mit Kühlungssystem |
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FR (1) | FR2310016A2 (de) |
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