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V i e l p o l i g e M a g n e t k u p p l u n g
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Die Erfindung bezieht sich auf eine vielpolige Magnetkupplung zur
berührungslosen Übertragung von Kräften oder Drehmomenten, bestehend aus zwei Kupplungshälften,
nämlich einem antreibenden und einem angetriebenen Teil, von denen mindestens der
eine mit Dauerrnagneten bestückt ist.
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Bisher bekannte magnetische Rastkupplungen werden sowohl als sogenannte
Stirndrehkupplungen wie auch als Radialkupplungen hergestellt. Bei diesen Kupplungen
werden das antreibende und aas angetriebene Teil im allgemeinen mit gleicher Polzahl
versehen. Derartige Kupplungen besitzen ein vergleichsweise hohes Synchrondrehmoment.
Wird dieses Synchrondrehmoment jedoch überschritten dann ergibt sich nicht nur ein
sehr geringes Asynchronmoment, sondern es entstehen insbesondere bei den Axialdrehkupplungen
erhebliche Rüttelkräfte, die in axialer Richtung wirken. Außerdem treten bei Überschreitung
des Synchrondrehmoments nachteilige Schwingungen auf. Es ist auch schon durch die
DT-PS 23 19 332 eine wielpolige Magnetkupplung bekannt geworden, die zur berührungslosen
Übertragung von Kräften oder Drehmomenten dient und aus zwei Kupplungshälften besteht,
von denen die eine mit Magneten einer bestimmten Polteilung und.
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Polzahl und die andere mit magnetisierharen Polstücken gleicher Polfläche,
gleichen Polumfangs und einer bestimten Polteilung versehen ist. Dabei ist zwischen
einander deckenden Polstücken beider Kupplungshälften die Polzahl der einen Kuplungsshälfte
um 1. 1 von der Polzahl der anderen Kupplungshälfte verschieden. Durch eine solche
Ausführung wird bereits eine wesentliche Verbesserung gegenüber den vorstehend aufgeführ
ten Kupplungen erzielt.
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Neben den bekannten Axial- und Radialdrehkupplungen, bei denen im.
allgemeinen Dauermagnete im antreibenden und angetriebenen Teil zusammenwirken,
wobei für geringe Drehmomente auch eines der beiden Teile mit entsprechend geformten
Weicheisenpolen versehen sein kanne sind Kupplungen bekannt, bei denen dem antreibenden,.
mit Dauermagneten bestückten Teil. entweder ein geschlossener elektrischer leiter,
z.B. in Form einer Scheibe oder einer Kappe, gegenübersteht, und wobei durch die
darin induzierten Wirbelströme ein mit der Dr'ehzhhl. steigendes Drehmoment erzeugt
wird. Ferner gibt es Magnetkupplungen, bei denen dem antreibenden, mit Dauermagneten
bestückten Teil. ein angetriebenes Teil gegenübersteht welches ebenfalls mit dauert
magetischem Material versehen ist, wobei hier das dauermagnetische Material jedoch
zunächst unmagnetisiert ist. und bei einer vergleichsweise leichten Ummagnetisierbarkeit
durch das Feld der Magnete des antreibenden Teils zyklisch ummagnetisiert wird.
Die dabei auftretenden Hystereseterluste ergeben ein theoretisch von der Drehzahl
unabhängiges Drehmoment. Derartige sogenannte Hysteresekupplungen arbeiten jedoch
ebenso wie die Wirbelstromkupplungen nicht als Synchronkupplungen.
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Figur 1 zeigt ein Diagramm, das den theoretischen Verlauf des Drehmoments
in Abhängigkeit von der Drehzahl bei Wirbelstrom-und bei Hysteresekupplungen darstellt.
Gestrichelt eingetragen ist der wanre Verlauf des Drehmoments. Die Abweichungen
von der theoretischen Kurve kommen bei der Wirbelstromkupplung daher, auf einmal
die induzierten Wirbelströme den elektrischen leiter (KupÍerplatte oder Kupferscheibe)
erwärmen und außerdem eine Verschiebung des Magnetilusses im antreibenden Teil bewirken.
Die Abweichung von der theoretischen Kurve der Hysteresekupplung ist eine Polge
der Wirbelströne, die dann im angetriebenen Teil entstehen, wenn dieser aus schwach
dauermagnetischem Material bestehende Teil elektrisch leitend. und nicht in Zonen
unterteilt ist.
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Die Nachteile der vorbeschriebenen verschiedenartigen Magnetkupplungen
seien nochmals kurz zusammengefaßt: Magnetische Rastkupplungen mit gleicher Polzahl
beim antreibenden und angetriebenen Teil ergeben ein hohes Synchronmoment, jedoch
eiL kleines Asynchronmoment und im Asynchronlauf unerwünschte Rüttelkräfte. Wirbelstromkupplungen
und Hysteresekupplungen haben kein Synchronmoment, sondern wirken nur bei entsprechend
Schlupf. Die Rastkupplung nach der DT-PS 23 19 32 ergibt bei der hier beanspruchten
ungleichen Polzahl im antreibenden und angetriebenen Teil sind geringeres Synchronmoment
als eine gleich große und mit gleichem Magnetwerkstoff bestückte magnetische Rastkupplung
üblicher Bauart. Das Asynchronmoment ist bei dieser Magnetkupplung jedoch verbessert,
und die Rüttelkräfte sind im Vergleich zu üblichen magnetischen Rastkupplungen wesentlich
vermindert.
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Aufgabe der uorliegendex Erfindung ist es, eine Magnetkupplung zu
schaffen, die bei hohem Synchronmoment auch ein hohes Asynchronmoment ergibt, und
bei der axiale mFer radiale Rüttelkräfte im Asynchronlauf auf ein Minimum reduziert
werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein Teil, z.B.
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der angetriebene Teil sowohl Dauermagnete in gleicher oder ungleicher
Anzahl wie der andere, z.B. antreibende Teil enthält und zusätzlich mit Materialien
bestückt ist, die Wirbelstrom-und/oder Hysteresedrehmoment ergeben Es hat sich als
zweckmäßig herausgestellt, diaß die Wirbelstrom, und/oder Hysteresedrehmomente erzeugenden
Materialien auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind als die eine Rastkupplung
mit hoher Synchronmoment ergebenden Dauermagnete.
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Es ist vorteilhaft, daß bei nicht wechselnder Drehrichtung die Magnete
des antreibenden Teils in Drehrichtung eine nicht radial verlaufende Kante aufweisen,
während im angetriebenen Teil die entsprechende, gegenüberstehende Kante radial
werläuft.
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Zweckmäßig ist es auch, daß die Dauermagnete oder die magnetisierbaren
Polstücke der zwei Kupplungshälften verschieden grossen Umfang aufweisen. Dadurch
wird ein noch weicherer Übergang vom Synchronlauf in den Asynchronlauf ermöglicht.
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Die Zeichnungen, Fig. 2 und Fig. 3, zeigen Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Magnetkupplung.
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Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf die antreibende Scheibe. 1 und die
ihr gegenüberstehende angetriebene Scheibe 1a einer Axialdrehkupplung. Auf der antreibenden
Scheibe 1 aus Eisen sitzen bei diaem Beispiel drei Reigen kreisrunder Dauermagnetscheiben
2 und nahe dem Zentrum der Scheibe 1 sind z,B, 12 Stück Dauermagnetsegmente 3 angeordnet.
Der Scheibe 1 gegenüber steht die Scheibe 1 a mit vorzugsweise gleichem Durchmesser,
die ebenfalls aus Eisen hesteht. Die Scheibe ia ist zwischen den Durchmessern d1
und D2 mit einem Kupferhelag versehen, in dem Wirbelströme induziert werden . Dieser-
Kupferbelag voD z.B. 1 bis 3 mm Dicke ist mit z.B. kreisrunden Löchern 2h versehen,
in die starke Dauermagnete oder unmagnetisierte, schwach dauermagnetische Scheiben
als Hystereseorgane eingesetzt sind. Hierbei kann entsprechend der DT-PS 23. 19
332 die Zahl der Löcher 2b mit den eingesetzten starken Dauermagneten bzw. den unmagnetisierten,
schwach dauermagnetischen Scheiben von der Zahl der Magnetpole der Scheibe 1 verschieden
sein. Die auf der Scheibe 1a um das Kreiszentrum angeordneten Segmente 3a können
entweder aus dauermagnetischem oder weichmagnetischem Material hergestellt sein.
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Wird ein hohes Synchronmoment verlangt, so sind Dauermagnete gleicher
Art und gleichem Zahl wie bei der Scheibe 1 vorzusehen, anderenfalls sind die. Segmente
der Scheibe 1a aus Weicheisen und in anderer Polzahl wie die Magnete der Scheibe
1 zu fertigen.
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ae nach dem gewünschten Drehmomentenverlauf in Abhängigkeit von der
Drehzahl kann der Anteil des synchronen Rastdrehmomenta sowie die Anteile der asynchronen
Wirbelstrom- und Hysteresedrehmomente dadurch verändert werden, daß ein größerer
oder kleinerer Teil des angetriebenen Teils mit einem elektrischem Leiter (Wirbelstromwirkung),
mit ummagnetisierharem, schwach dauermagnetischem
Material oder
mit magnetisiertem, stark dauermagnetischem. Material gleicher oder unterschiedlicher
Polzahl xersehen wird.
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In entsprechender Weise kann auch bei einer Radialdrahkupplung verfahren
werden.
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Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform oder erfindungsgemäßen Magnetkupplung.
Die beiden Scheiben (angetriebene und getriabene) sind dabei aufeinander projiziert.
Die Ansicht zeigt den Ausschnitt eines Polfeldes in der äußeren Palreihe 1, die
sich deckenden Polstücke 2 und 5, einen gegen den Magnetpol verschobenen magnetisierbaren
Pol 4, den Ausschnitt aus dem inneren Polfeld in Segmentform 5 mit dem magnetisierbarem
oder magnetischen Polstück 6 und einen Magnetpol 7.
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Als stark dauermagneitscher Werkstoff, insbesondere auf dem angetriebenen
Teil, eignet sich eine Seltenerd - Kobalt - Legierung. Für das zyklisch ummagnetisierbare,
schwach dauermagnetische Material eignen sich verschiedene härtbare Chromkohlenstoffstähle,
sowie Legierungen auf der Basis Eisen - Kobalt - Vanadium.
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