DE3518223A1 - Hysteresekupplung - Google Patents

Description

• "Hysteresekupplung"
• Hysteresekupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Hysteresekupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Hysteresekupplungen werden in Apparaten und Maschinen benötigt, bei denen ein lautloser Lauf und ein bei Ueberlast auftretender Schlupf angestrebt werden. Sie bestehen aus einern Polrad aus einen hartinagnetischen Werkstoff und aus einem mittels eines Luftspalts von diesem getrennten Läuferring aus einem halbhartniagnetischen Werkstoff mit Dauermagneteigenschaft mit niedriger Koerzitivfeldstärke Hc und möglichst hohen Ummagnetisierungsvertusten. Die Aussteuerungsfeldstärke des Polrads soll dieser Koerzitivfeldstärke Hc angepasst sein, damit der im folgenden Hysteresewerkstoff" genannte Werkstoff des Läuferrings vom Drehfeld des umlaufenden Polrads vollständig ummagnetisiert werden kann.
• In der Zeitschrift ETZ-A, Band 87 (1966), Seite 665 bis 673 sind die Eigenschaften von Hysteresekupplungen im Vergleich zu Hysteresemotoren beschrieben, wobei bei beiden im Betrieb die Koerzitivfeldstärke H c nicht wesentlich über der Aussteuerungsfeldstärke Hmax liegen soll.
• Der Erfindung lieyt die Aufgabe zugrunde, eine Hysteresekupplung zu schaffen, deren Drehmoment unabhängig von fertigungs-, temperatur- und alterungsbedingten Streuungen der Geometrie- und Stoffwerte des Magneten des Polrades ist und die sich insbesondere für Stellantriebe in der Wärietechnik eignet.
• Die Erfindung ist iin Anspruch 1 gekennzeichnet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es bedeuten: Fig. 1 eine Hysteresekupplung und Fig. 2 ein Diagramm Die Hysteresekupplung nach der Fig. 1 besteht aus einem Pol rad 1 mit zwei Polpaaren und einem durch einen Luftspalt 2 davon getrennten Läuferring 3. Das Pol rad 1 wird durch eine Achse 4 angetrieben, während eine nichtgezeichnete Abtriebsachse mit dem Läuferring 3 fest verbunden ist. Die An- und Abtriebsachsen können auch umgekehrt angeordnet sein. Die Breite des Polrads 1 ist nur unwesentlich breiter als diejenige des Läuferrings 3 und symmetrisch zu diesem. Dadurch können axiale Kräfte vermieden werden. Die einfache Form der Hysteresekupplung ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung.
• Das Polrad 1 ist aus einem permanent hartmagnetischen Material mit breiter Hysteresekurve. Es besteht aus einem Zylinder aus einem kunststoffgebundenen Ferrit, der leicht in der gewünschten Form durch Spritzen hergestellt werden kann.
• Der Läuferring 3 ist aus halbhartlnagnetischelll Hystereseaterial, beispielsweise aus einem Kobaltstahl oder Kobalt-Vanadiuustahl rit überwiegender Wechselhysterese gefertigt. Dieser Stahl weist eine schmale Hysteresekurve und eine grosse spezifische Hysteresearbeit E auf.
• Die Wirkungsweise der Hysteresekupplung nach der Fig. 1 wird anhand des Diagramms der Fig. 2 erklärt. In diesem Diagramm ist in der Vertikalen die spezifische Hysteresearbeit E und in der Horizontalen die Aussteuerungsfeldstärke Hmax des Läuferrings 3 eingetragen.
• Bei der Aussteuerungsfeldstärke Hmax werden zwei Abschnitte, die mit A und B bezeichnet sind, unterschieden. Im ersten Abschnitt A liegt ungefähr in der Mitte des aufsteigenden Astes der Kurve die Koerzitivfeldstärke Hc.
• Im Bereich dieses Abschnitts A wurden bisher die Hysteresekupplungen betrieben, wobei im allgemeinen nicht bis zum obersten Teil des aufsteigenden Astes ausgesteuert wurde.
• I1 Gegensatz zur üblichen Aussteuerung iln Abschnitt A arbeitet die beschriebene Hysteresekupplung in Abschnitt B, also in einen abgeflachten Bereich der nach dem Maximwn infolge eines geringen Anteils an Rotationshysterese leicht abfallenden, durch das Verhältnis der spezifischen Hysteresearbeit E zur Aussteuerungsfeldstärke Hinab bestimmten Kurve oberhalb der Koerzitivfeldstärke Hc. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die fertigungs-, temperatur- und alterungsbedingten Streuungen der Geometrie- und Werkstoffwerte des Magneten des Polrads 1 nur minim auf das Drehmoment der Hysteresekupplung auswirken. Dabei wird das gesamte Volumen des Läuferrings 3 bei jeder Umdrehung ummagnetisiert.
• Das Drehmoment M einer Hysteresekupplung errechnet sich aus folgender Beziehung M = L EV 2 # Darin bedeutet P die Polpaarzahl, E die spezifische Hysteresearbeit und V das Volumen des Läuferrinys 3 aus dem Hysteresematerial. Gelnäcs der Erfindung wird eine Polpaarzahl P2 oder P3 gewählt, wobei P2 zwei Pol paare und P3 drei Polpaare bedeutet, womit die Hysteresekupplung im obenerwähnten Bereich B arbeitet. Bei einer höheren Zahl von Polpaaren, z.B. P4 mit vier Polpaaren oder P5 mit fünf Polpaaren, würde die Hysteresekupplung, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, nicht erfindungsgemäss, sondern im Bereich A der EHmax -Kur ve arbeiten und das Drehmoment wäre daher neben anderen Abweichungen insbesondere stark durch Temperaturschwankungen beeinflusst. Dieses Verhalten würde die Verwendung der Hysteresekupplung als Ueberlastsicherung für Stellantriebe in der Wärmetechnik praktisch verunmöglichen.
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Claims (3)

1. PATENTANSPRUECHE 1. Hysteresekupplung mit einem Polrad und einem mittels eines Luftspalts vom Pol rad getrennten Läuferring aus Hysteresewerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (1) aus einem Zylinder aus permanent hartmagnetischem Werkstoff besteht und dessen Polpaarzahl (P) und die Aussteuerungsfeldstärke (Hmax) sowie das Volumen (V) des Läuferrings (3) derart ausgewählt sind, dass die Kupplung in einem abgeflachten Bereich der durch das Verhältnis der spezifischen Hysteresearbeit (E) zur Aussteuerungsfeldstärke (H,aX) bestimlrlten Kurve oberhalb der Koerzitivfeldstärke (Hc) betrieben wird.
2. 2. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (1) aus einem kunststoffgebundenen Ferrit mit breiter Hysteresekurve besteht.
3. 3. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferring (3) aus einem Kobaltstahl oder Kobalt-Vanadiumstahl besteht, der im wesentlichen gleiche Breite wie das Polrad (1), eine schmale Hysteresekurve und eine grosse spezifische Hysteresearbeit (E) aufweist.