DE3141652A1

DE3141652A1 - "magnetkupplung"

Info

Publication number: DE3141652A1
Application number: DE19813141652
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.Rer.Nat. Baran; Rolf Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 4300 Essen Ebeling; Werner Dr.-Ing. König
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1981-10-21
Publication date: 1983-05-05

Description

Magnetkupplung
Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung, bestehend aus Primär- und Sekundärteil, die beide jeweils sich gegenüberliegende Magnete tragen Magnetkupplungen dieser Art arbeiten berührungslos und damit weitgehend reibungsfrei und werden zur Drehmcmentübertragung eingesetzt.
Es ist bereits bekannt, daß sogenannte dauermagnetische Magnetkupplungen sowohl Trans lationsbewegungen als auch Rotationsbewegungen übertragen können Bevorzugt werden jedoch aus Stator und Rotor bestehende Magnetkupplungen verwendet, von denen jedes Teil eine mehrpolige Anordnung von Permanentmagneten trägt, die einen Kraftschluß zwischen den jeweils angekuppelten Teilen,z.B. Motor und Getriebe, herstellen lassen In der DE-OS 26 34 918 wird eine Kupplung beschrieben, bei der am Primärteil und am Sekundärteil ringförmig angeordnete Dauermagnete angebracht sind, die entweder axial oder radial - axial in bezug auf die genannten Teile befestigt sind. In angekuppeltem Zustand drehen sich infolge der magnetischen kraftschlüssigen Verbindung Primär- und Sekundärteil mit gleicher Geschwindigkeit; erst bei Überlastung reißt die Verbindung ab. Die Grenze der Belastbarkeit wird durch die Stärke der Magneten sowie deren Abstand vom jeweils gegenüberliegenden Magnet und durch das dazwischen liegende Material bestimmt.
Beim Durchdrehen der Kupplung, d.h. nach Uberschreiten der Höchstbelastbarkeit, entstehen hohe Verlustleistungen. Diese können zu einer erheblichen Erwärmung der gesamten Kupplung und schließlich zur Überschreitung der zulässigen Betriebstemperatur führen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetkupplung anzugeben, deren Verlustleistung möglichst gering ist und die zudem eine schnelle Abführung der Wärme ermöglicht, damit die Betriebstemperatur niedrig bleibt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Primär-und das Sekundärteil zumindest im Bereich der Auflagefläche der Magnete mit radial angeordneten Nuten oder Lamellen ausgestattet ist und aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand besteht, daß als Magnete relativ schmale Einzelmagnete vorgesehen sind und der Magnetkupplungsinnenraum mit einer Flüssigkeit - vorzugsweise mit Schmiereigenschaften - gefüllt ist. Jedes einzelne der vorgenannten Merkmale und insbesondere die Kombination dieser Merkmale führt zu einer großen Verringerung der beim Durchdrehen der Magnetkupplung entstehenden Wirbelstromwärme oder einer verbesserten Wärmeabfuhr und damit gleichermaßen zu einer Reduzierung der Betriebstemperatur. Als bevorzugtes Material für das Primär- und Sekundärteil wird einSphäroguß mit Kugelgraphit oder weichmagnetisches Verbund- material verwendet. Die Nuten in der Auflagefläche für die Magnete bzw. die lamellenförmige Ausbildung begrenzt die Größe der Wirbelstrompfade und führt damit ebenso wie die Aufteilung der Magnete in relativ schmale Einzelmagnete zu einer Verringerung der Wirbelstromverluste.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Material für die Magnete ein Werkstoff mit möglichst hohem elektrischen Widerstand verwendet, vorzugsweise porös gesingterte Werkstoffe, d.h. bis ca. 90 bis 95 %iger Dichte gesintert, oder solche, die in bekannter Weise kunststoffgebunden sind. Ebenso ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, mehrschichtig aufgebaute Magnete zu verwenden, bei denen sich elektrisch isolierende mit leitfähigen Schichten abwechseln. Nach einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Magnete aus dünnen Magnetplatten mit jeweils dazwischen liegenden isolierenden Keramikschichten.
Um die durch die Restwirbelströme entstehenden Wärmemengen schnell abführen zu können, wird der Kupplungsinnenraum mit einer Flüssigkeit gefüllt und igt zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß ein laminarer Flüssigkeitsstrom gewährleistet werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, die eine erfindungsgemäße Magnetkupplung im Querschnitt mit axial angeordneten Magneten zeigt.
Die dargestellte Kupplung besteht im wesentlichen aus einem Primärteil 1, einem Gehäuse und einem darin über ein Innenteil 3 auf einem Kugellager 4 drehbar gelagerten Sekundärteil 2, dem Rotor, die in bekannter Weise zum Beispiel an ein Getriebe und einen Motor angeflanscht sind. Auf dem Primärteil 1 sind an der Innenfläche des Gehäuses und an dem Sekundärteil 2 an dessen Umfanqsfläche gegenüberliegende Magnete 5 axial angeordnet, so daß jeweils Nord- und Südpole gegenüberliegender Magnete einen magnetischen Kraftschluß bewirken.
Vorzugsweise sind die nebeneinanderliegenden Magnete auf dem Primärteil 1 und dem Sekundärteil 2 gegensinnig angebracht, so daß neben jedem Nordpol des einen Magneten ein Südpol des nächsten Magneten 5 liegt. Die Magnete 5 sind plattenförmig ausgebildet und sandwichartig aus magnetischem Werkstoff und isolierendem Material aufgebaut.
Jede einzelne Magnetplatte ist bis zu ca. 90 zeiger Dichte gesintert worden.
Die jeweilige Auflagefläche der Magnete 5, d.h.
die Innenfläche des Primärteils 1 und die Umfangsfläche des Sekundärteils 2, sind aus einer Vielzahl von Eisensiliziumblechen 6 mit einer Blechdicke von 0,5 mm aufgebaut, die durch Queranker zusammengehalten werden. Der durch die stirnseitige Abdeckung 7 des Primärteils 1 und das Innenteil 3 ungrenzte Magnetkupplungsinnenraum 8 ist mit einer Flüssigkeit teilweise gefüllt.
Die zuvor beschriebene Magnetkupplung arbeitet folgendermaßen: Die sich mit ihren ungleichnamigen Polen gegenüberliegenden Magnete 5 bewirken auf grund magnetischer Anziehungskraft, daß das Primär-und das Sekundärteil der Magnetkupplung sich gegeneinander bis zu einer gewissen Grenzbelastung nicht bewegen. Dazu kommt, daß die Abstoßungskraft der auf der gegenüberliegenden Seite benachbart liegenden gleichnamigen Pole des Magneten einer geringfügigen Auslenkung entgegenwirkt Erst wenn das auf das Sekundärteil wirkende Drehmoment eine Araitwirkung entfaltet, welche die vorgenannten Anziehungs- und Abstoßungskräfte übersteigt , dreht die Kupplung durch, erzeugt Wirbelströme, die jedoch aufgrund der gewählten Konstruktion gering bleiben.
Ihre Energie wandelt sich in Joulesche-Wärme umD die durch die laminar strömende Flüssigkeit im Innenraum 8 abgeführt und an die Umgebung abgegeben wird.
Leerseite

Claims

A n s p r ü c h e 1. Magnetkupplung, bestehend aus einem Primär- und Sekundärteil, die beide jeweils sich gegenUberliegende Magnete tragen, d a den r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Primär- und das Sekundärteil zumindest im Bereich der Auflagefläche der Magnete (5) mit Nuten oder lamellenförmig ausgestattet sind und aus eines Material al mit hohem elektrischen Widerstand bestehen, daß als Magnete (5) relativ schmale Einzelmagnete vorgesehen sind und der Magnetkupplungsinnenraum (8) ganz oder teilweise mit einer Flussigkeit gefüllt ist.
2. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweisen vorzugsweise aus porös gesintertem Material bestehen oder kunststoffgebunden sind
3. Magnetkupplung nach Ansprüchen 1 und 2, , dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete mehrschichtig aufgebaut sind, wobei sich elektrisch isolierende mit leitfähigen Schichten abwechseln
4. Magnetkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete aus dUnnen Magnetplatten bestehen, die jeweils durch isolierende xeramikschichten unterbrochen sind
5. Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkupplungsinnenraum (8) möglichst glatt ausgestaltet ist, um einen laminaren Flussigkeitsstrom zu gewährleisten.