DE2821089A1 - Vielpolige magnetkupplung - Google Patents

Vielpolige magnetkupplung

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Description

  • V i e l p o l i g e M a g n e t k u p p l u n g
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein Teil, z.B.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Zeichnungen, Fig. 2 und Fig. 3, zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Magnetkupplung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In entsprechender Weise kann auch bei einer Radialdrahkupplung verfahren werden.
  • 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.
  • 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.
  • Leerseite

Claims (4)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vielpolige Magnetkupplung zur berührungslosen Ubertragung von Kräften oder Drehmomenten, bestehend aus zwei Kupplungshälften, nämlich einem antreibenden und einem angetriebenen Teil, von denen mindestens der eine mit Dauermagneten bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil, z.B. der angetriebene Teil (1) sowohl Dauermagnete (2,3) in gleicher und/oder ungleicher Zahl wie der andere, z.B. antreibende Teil (1a) enthält und zusätzlich mit Materialien bestückt ist, die iVirbelstrom- und/oder Hysteresedrehmomente ergeben.
  2. 2. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrom- und/oder Hysteresedrehmomente erzeugenden Materialien auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind als die eine Rastkupplung mit hohem Synchronmoment ergebenden Dauermagnete.
  3. 3. Magnetkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht wechselnder Drehrichtung die Magnete des antreibenden Teils in Drehrichtung eine nicht radial verlaufende Kante aufweisen, während im angetriebenen Teil die entsprechende, gegenüberstehen de Kante radial verläuft.
  4. 4. Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete oder die magnetisierbaren Polstücke der zwei Kupplungshälften verschieden großen Umfang aufweisen.
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DE3136132A1 (de) * 1981-02-06 1982-08-19 Nova Scotia Research Foundation Corp., Dartmouth, Nova Scotia Magnetische kupplung
DE4312221A1 (de) * 1993-04-14 1994-10-20 Honigmann Ind Elektronik Gmbh Hysteresemitnehmer

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US2754438A (en) * 1952-12-15 1956-07-10 Magnetorque Couplings Ltd Clutches of the permanent magnetic type
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