DE3732799C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung, umfassend eine drehbare Antriebswelle; ein an der drehbaren Antriebswelle befestigtes, direkt angetriebenes erstes Kupplungsteil, das eine Kupplungsfläche parallel zur Achse der Antriebswelle besitzt; ein zweites Kupplungsteil, das mit seiner Kupplungsfläche der Kupplungsfläche des ersten Kupplungsteiles gegenüberliegt; magnetisierbare Teilchen in einem Ringspalt zwischen den beiden Kupplungsteilen, die in Abhängigkeit von ihrem Magnetisierungsgrad die Kraft zwischen den Kupplungsteilen übertragen; einen die Kupplungsteile umgebenden Ständer mit einer Erregerspule, welche die magnetisierbaren Teilchen magnetisiert, wenn ein elektrischer Strom die Erregerspulen durchfließt; und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, die teilweise in das eine Kupplungsteil eingebettet sind, sich parallel zur Achse der Antriebswelle erstrecken und gegebenenfalls Kühlrippen aufweisen.

Eine elektromagnetische Kupplung mit magnetisierbaren Teilchen verwendet die magnetisierbaren Teilchen dazu, um ein Drehmoment zwischen einem Antriebsrotor und einem angetriebenen Rotor zu übertragen. Die magnetisierbaren Teilchen sind zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des Antriebsläufers und des angetriebenen Läufers angeordnet. Wenn die magnetisierbaren Teilchen nicht magnetisiert sind, können sich der Antriebsläufer und der angetriebene Läufer frei relativ zueinander drehen, aber wenn die magnetisierbaren Teilchen durch ein äußeres magnetisches Feld magnetisiert sind, werden die magnetisierbaren Teilchen zu einer im wesentlichen festen Masse und können ein Drehmoment von dem Antriebsläufer zu dem angetriebenen Läufer übertragen. Wenn somit die beiden Läufer drehbar gelagert sind, kann die elektromagnetische Kupplungsanordnung als Kupplung verwendet werden, während dann, wenn sich der eine Läufer frei drehen kann und der andere stationär gehalten wird, kann die Anordnung als Bremsmechanismus für das sich drehende Teil verwendet werden.

Während des Betriebes einer mit magnetisierbaren Teilchen ausgerüsteten elektromagnetischen Kupplung kann ein Schlupf zwischen den magnetisierbaren Teilchen und den Oberflächen des Antriebsläufers und des angetriebenen Läufers auftreten, mit denen die Teilchen in Kontakt stehen. Aufgrund dieses Schlupfes wird eine große Menge an Reibungswärme erzeugt, und wenn diese Wärme nicht in irgendeiner Weise abgeführt wird, so erreichen die magnetisierbaren Teilchen und die Läufer eine extrem hohe Temperatur. Abgesehen von einer möglichen Beschädigung der Läufer kann diese hohe Temperatur auch bewirken, daß die magnetisierbaren Teilchen durch Oxidation gesintert werden, und infolgedessen können sie ihre Fähigkeit verlieren, als Kupplungsmedium zu arbeiten. Dementsprechend wird eine mit magnetisierbaren Teilchen ausgerüstete elektromagnetische Kupplung mit einer Kühlung ausgerüstet, um die magnetisierbaren Teilchen und die Oberflächen der Läufer zu kühlen, um einen übermäßigen Temperaturanstieg zu verhindern.

In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 51-49 478 ist beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung angegeben, bei der man ein Kühlmittel, wie z. B. Wasser oder Öl, durch eine ringförmige Kühlmittelpassage zirkulieren läßt, die innerhalb eines Antriebsläufers ausgebildet ist. Das Kühlmittel wird dem Antriebsläufer von einer äußeren Kühlmittelversorgung zugeführt, und zwar über Kühlmittelversorgungspassagen, die in einer Antriebswelle ausgebildet sind, welche mit dem Antriebsläufer verbunden ist. Nachdem das Kühlmittel einmal durch die Kühlmittelpassage zirkuliert ist, wird es zur Kühlmittelversorgung zurückgeführt. Eine derartige Vorrichtung hat jedoch die Nachteile, daß es eine äußere Kühlmittelversorgung sowie eine Pumpe erfordert, um das Kühlmittel umzuwälzen. Wegen des Erfordernisses, Kühlmittelpassagen in dem Antriebsläufer und der Antriebswelle auszubilden, sind diese Teile kompliziert und teuer in der Herstellung. Außerdem erfordert die Vorrichtung eine periodische Wartung, um das Austreten des Kühlmittels durch Lecks zu verhindern. Somit bestehen erhebliche Nachteile in der Praxis.

Eine alternative Möglichkeit der Kühlung einer elektromagnetischen Kupplung ergibt sich aus der Verwendung eines Wärmeübertragungsrohres. In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 60-510 ist eine Bremse mit magnetisierbaren Teilchen angegeben, die ein Wärmeübertragungsrohr aufweist, welches sich vom Zentrum eines Antriebsläufers in Längsrichtung erstreckt. Da die Wärme jedoch längs des Außenumfanges des Antriebsläufers erzeugt wird, ist das zentral angeordnete Wärmeübertragungsrohr viel zu weit von der Wärmequelle entfernt, um eine nennenswerte Kühlwirkung entfalten zu können.

In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 57-1 81 934 ist eine elektromagnetische Kupplung angegeben, die zwei Wärmeübertragungsrohre verwendet; davon ist eines im Zentrum eines Antriebsläufers eingebaut, während das andere im Zentrum einer angetriebenen Welle eingebaut ist, die mit einem angetriebenen Läufer verbunden ist, der von dem Antriebsläufer angetrieben wird. Auch wenn die Wärmeübertragungsrohre in der Nähe der Wärmequelle angeordnet sind, müssen jedoch die Wärmeübertragungsrohre, da sie eingebettet bzw. eingebaut sind, kleine Abmessungen haben, und die Flächenbereiche, über die ein Wärmeaustausch stattfinden kann, sind dementsprechend klein, so daß kein angemessener Kühlungseffekt erzielbar ist.

Eine elektromagnetische Kupplung der eingangs genannten Art ist aus der JP-OS 60 1 46 925 bekannt. Dabei befinden sich aber die Wärmeübertragungsrohre nicht in dem direkt angetriebenen Kupplungsteil, sondern sie sind in dem indirekt angetriebenen Kupplungsteil untergebracht, wobei sich das indirekt angetriebene Kupplungsteil mit einer Geschwindigkeit dreht, die vom Kopplungsgrad der elektromagnetischen Kupplung abhängt. Bei dieser herkömmlichen elektromagnetischen Kupplung ist es so, daß die Wärmeübertragungsrohre in einem radial innenliegenden Kupplungsteil angeordnet sind, so daß die Umlaufgeschwindigkeit und damit die Wärmeabgabe dieser Wärmeübertragungsrohre zwangsläufig relativ kein ist. Die Wärmeabführung wird dort auch dadurch erschwert, daß die Wärmeübertragungsrohre nicht in der Nähe des Ringspaltes bzw. der beiden Ringspalte angeordnet sind, die zwischen den beiden Kupplungsteilen der herkömmlichen Kupplung vorhanden sind. Aus diesem Grunde ist die Wärmeabführung bei der herkömmlichen Kupplung zwangsläufig gering, weil die Wärme nicht an der Stelle direkt abgeführt werden kann, an der die Wärme im Betrieb der elektromagnetischen Kupplung entsteht, nämlich direkt an dem Ringspalt, in welchem bei auftretendem Schlupf zwangsläufig die größte Wärme erzeugt wird.

Bei der elektromagnetischen Kupplung gemäß der JP-OS 60 1 46 925 mag zwar aufgrund der Wärmeleitung des Magnetpoles eine gewisse Wärmeabführung aus dem radial inneren Ringspalt möglich sein, jedoch geschieht dies mit erheblicher Verzögerung. Eine Wärmeabführung aus dem radial äußeren Bereich und damit aus dem Bereich des äußeren Ringspaltes ist praktisch nicht möglich. Es scheidet auch eine Wärmeabführung aus dem Bereich der stromdurchflossenen Erregerspule aus, da die Wärmeübertragungsrohre viel zu weit entfernt von dieser Erregerspule angeordnet sind.

In der US-PS- 34 81 439 ist eine elektromagnetische Kupplung beschrieben, bei der ein flüchtiges bzw. verdampfbares und wieder kondensierbares Arbeitsfluid verwendet wird, um eine Kühlung der Anordnung zu erreichen. Bei der dort beschriebenen Kupplung tritt die Schwierigkeit auf, daß eine Wärmeabführung nur sehr unvollkommen möglich ist, denn dort ist ein im Querschnitt U-förmiger Ringspalt vorgesehen, der mit magnetisierbaren Teilchen gefüllt ist. Die Wärmeabführung ist aber nur in einem gewissen Teilbereich möglich, so daß es zwangsläufig zu unerwünschten Wärmeansammlungen in den radial verlaufenden Spaltbereichen kommt, so daß ähnliche Probleme auftreten, wie sie vorstehend im einzelnen erläutert sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Kupplung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine besonders wirkungsvolle Kühlung im Kupplungsbereich an der Stelle gewährleistet, an der die Reibungswärme im Betrieb erzeugt wird, um auf diese Weise einen einwandfreien Betrieb der Kupplung zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Kupplung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Wärmeübertragungsrohre in das von der Antriebswelle direkt angetriebene erste Kupplungsteil eingebaut und an dessen Außenumfangsfläche in der Nähe des Ringspaltes radial außerhalb des zweiten Kupplungsteiles angeordnet sind, und daß das direkt angetriebene Kupplungsteil radial außen liegend, das zweite Kupplungsteil ringförmig umgebend angeordnet ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplung ist vorgesehen, daß jedes der Wärmeübertragungsrohre aus einem abgedichteten zylindrischen Rohr besteht, das vom ersten Kupplungsteil axial vorsteht und in das ein flüchtiges Arbeitsfluid unter reduziertem Druck dicht eingeschlossen ist.

Weiterhin erweist es sich als zweckmäßig, wenn bei der erfindungsgemäßen Kupplung die vorstehenden Wärmeübertragungsrohre durch eine Vielzahl von gemeinsamen, kreisringförmigen Teilen hindurchgehen, die stabilisierende Kühlrippen mit Befestigungsöffnungen in regelmäßigen Abständen bilden.

Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung ist das zweite Kupplungsteil stationär angeordnet.

Bei einer anderen speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung ist eine drehbar gelagerte angetriebene Welle vorgesehen, die an dem zweiten Kupplungsteil befestigt ist und sich mit ihm dreht, wenn das zweite Kupplungsteil angetrieben wird.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplung ist vorgesehen, daß ein Schutzgehäuse vorgesehen ist, das an dem Ständer befestigt ist und die Wärmeübertragungsrohre umgibt, wobei das Schutzgehäuse eine Vielzahl von Öffnungen für Kühlluft besitzt, die in der Nähe der Wärmeübertragungsrohre ausgebildet sind.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei der erfindungsgemäßen Kupplung ein Kühlgebläse, welches in einer Position angeordnet ist, daß es gegebenenfalls durch Öffnungen im Schutzgehäuse Kühlluft über die Wärmeübertragungsrohre bläst, vorgesehen ist.

Bei einer derartigen Kupplung erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Öffnungen Ansaugöffnungen und Auslaßöffnungen umfassen, wobei die Kühlrippen zwischen den Ansaugöffnungen und den Auslaßöffnungen angeordnet sind, und das Kühlgebläse an dem Schutzgehäuse in der Nähe der Ansaugöffnungen montiert ist.

Mit der erfindungsgemäßen Kupplung wird das angestrebte Ziel in zufriedenstellender Weise erreicht. Das direkt angetriebene erste Kupplungsteil kann in vorteilhafter Weise dünn und mit geringer Masse ausgebildet sein, ohne die magnetische Kopplung im Kupplungsbereich zu beeinträchtigen. Die Wärmeübertragungsrohre sind dabei in unmittelbarer Nähe der magnetisierbaren Teilchen angeordnet, in denen Reibungswärme erzeugt wird, wenn ein Schlupf zwischen den beiden Kupplungsteilen auftritt. Außerdem können die Wärmeübertragungsrohre aufgrund ihrer radial äußeren Positionierung mit maximaler Geschwindigkeit rotieren und Wärme wieder abgeben. Durch die Anbringung der Wärmeübertragungsrohre an dem direkt angetriebenen Kupplungsteil ist gewährleistet, daß die Wärmeübertragung stets maximal ist. Zugleich kann dabei Wärme abgeführt werden, die durch den Stromfluß des elektrischen Stromes in der Erregerspule des Ständers hervorgerufen wird.

In der Grundausführung kommt die erfindungsgemäße elektromagnetische Kupplung ohne Ventilator aus, jedoch kann es zweckmäßig sein, die Kühlwirkung durch derartige Ventilatoren zu verbessern, wie es vorstehend angesprochen ist. Das entsprechende Schutzgehäuse zur Halterung des Ventilators kann dabei in vorteilhafter Weise leicht ausgebildet sein.

Ein weiterer Vorteil der elektromagnetischen Kupplung gemäß der Erfindung besteht darin, daß keinerlei Erfordernis besteht, eine äußere Kühlmittelversorgung oder Pumpe für einen geschlossenen Kühlkreislauf vorzusehen, um ein Kühlmittel durch die Kupplung zirkulieren zu lasen. Weiterhin sind hierfür keine Kühlmittelpassagen innerhalb der Kupplung erforderlich, so daß die Kupplung insgesamt einen einfachen Aufbau haben kann. Da das Arbeitsfluid innerhalb der Wärmeübertragungsrohre vollständig dicht untergebracht ist, besteht keinerlei Gefahr für Kühlmittelecks, so daß der Kühlmechanismus der erfindungsgemäßen Kupplung praktisch wartungsfrei ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung;

Fig. 2 eine Vorderansicht von einer der Kühlrippen der Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung, die mit einem Kühlgebläse ausgerüstet ist;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der elektromagnetischen Kupplung in Form einer Bremse; und in

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der elektromagnetischen Kupplung, ebenfalls in Form einer Bremse.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung werden durchgehend gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Teile verwendet, wobei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen wird, die eine erste Ausführungsform der elektromagnetischen Kupplung zeigt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in einem im allgemeinen schalenförmigen Ständer 1 eine Erregerspule 2 untergebracht, die mit einer nicht dargestellten elektrischen Versorgung elektrisch verbunden ist. Ein Schutzgehäuse 3, das eine Vielzahl von Fensterteilen 3a zur Belüftung in seinem Außenumfang aufweist, ist an einer Seite des Ständers 1 mit nicht dargestellten Schrauben oder anderen Befestigungsteilen befestigt. Das Schutzgehäuse 3 lagert drehbar eine drehbare Antriebswelle 4 mit einem Paar von eingebauten Kugellagern 6, während der Ständer 1 drehbar eine angetriebene Welle 5 lagert, und zwar über ein weiteres Paar von Kugellagern 6.

Die Antriebswelle 4 ist mit einem nicht dargestellten Motor verbunden, während die angetriebene Welle 5 mit einer nichtdargestellten Last verbunden ist. Die beiden Kugellager 6 in dem jeweiligen Paar von Kugellagern sind mit rohrförmigen Abstandshaltern 7 getrennt. Die Kugellager 6 sind an einer Bewegung in axialer Richtung durch Haltemuttern 8 gehindert, welche auf Außengewinde aufgeschraubt sind, die auf der Antriebswelle 4 und der angetriebenen Welle 5 ausgebildet sind. Ein schalenförmiges erstes Kupplungsteil 9 mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche ist starr am inneren Ende der Antriebswelle 4 befestigt und dreht sich mit ihr. Das erste Kupplungsteil 9 umgibt ein ringförmiges zweites Kupplungsteil 10, das starr an dem inneren Ende der angetriebenen Welle 5 befestigt ist und eine zylindrische Außenumfangsfläche besitzt.

Die zylindrische Innenumfangsfläche des ersten Kupplungsteiles 9 und die zylindrische Außenumfangsfläche des zweiten Kupplungsteiles 10 sind durch einen Ringspalt voneinander getrennt, der mit magnetisierbaren Teilchen 11 gefüllt ist. Eine ringförmige Stirnplatte 12 ist am offenen Ende des ersten Kupplungsteiles 9 befestigt, wobei sie das zweite Kupplungsteil 10 umfaßt. Eine Vielzahl von Ablenkblechen 13, die aus nichtmagnetischem Material bestehen, sind an den Seiten des ersten Kupplungsteiles 9, des zweiten Kupplungsteiles 10 und der Stirnplatte 12 befestigt.

Eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Löchern sind in dem ersten Kupplungsteil 9 in regelmäßigen Abständen längs seines Außenumfanges ausgebildet, und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 20 sind jeweils mit einem Ende in einem entsprechenden Loch eingebettet. Jedes der Wärmeübertragungsrohre 20 besteht aus einem zylindrischen abgedichteten Rohr 21, das ein flüchtiges Arbeitsfluid enthält, wie z. B. Alkohol, Ammoniak oder Wasser unter reduziertem Druck. Die äußeren Enden der abgedichteten Rohre 21 sind mit einer Viel­ zahl von Kühlrippen 23 ausgerüstet, die daran befestigt sind.

Es können für jedes Wärmeübertragungsrohr 20 separate Kühl­ rippen 23 verwendet werden, aber vorzugsweise bestehen die Kühlrippen 23 aus ringförmigen Teilen, von denen eines beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist und eine Vielzahl von darin ausgebildeten Löchern in regelmäßigen Abständen aufweist, durch welche sämtliche abgedichteten Rohre 21 hindurchgehen. Ringförmige Kühlrippen 23 dieser Bauart haben den Vorteil, daß sie eine vergrößerte Oberfläche besitzen und daß sie die Wärmeübertragungsrohre 20 gegen Zentrifugal­ kräfte halten, wenn sich die Wärmeübertragungsrohre 20 mit dem ersten Kupplungsteil 9 drehen. Auf diese Weise wird die mechanische Festigkeit der Vorrichtung in erheblicher Weise gesteigert. Die Kühlrippen 23 sind in der Nähe der Fenster­ teile 3 a des Schutzgehäuses 3 angeordnet.

Die dargestellte Ausführungsform funktioniert folgendermaßen. Wenn der Erregerspule 2 Strom zugeführt wird, wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der die magnetisierbaren Teilchen 11 magnetisiert. Wenn die Teilchen 11 magnetisiert sind, werden sie zu einer im wesentlichen festen Masse und übertragen die Drehung des ersten Kupplungsteiles 9 auf das zweite Kupplungsteil 10, welches wiederum die Drehbewegung auf die angetriebene Welle 5 überträgt, so daß die Drehkraft von der Antriebswelle 4 auf die angetriebene Welle 5 übertragen wird. Wenn der Strom zur Erregerspule 2 abgeschaltet wird, übertragen die magnetisierbaren Teilchen 11 kein Drehmoment mehr, so daß sich die angetriebene Welle 5 bezüglich der Antriebswelle 4 frei drehen kann.

Wenn die magnetisierbaren Teilchen 11 in einem magnetisierten Zustand sind und ein Schlupf zwischen dem ersten Kupplungsteil 9, dem zweiten Kupplungsteil 10 und den magnetischen Teilchen 11 stattfindet, wird Reibungswärme erzeugt. Diese Wärme wird von den Wärmeübertragungsrohren 20 abgeführt. Die vom ersten Kupplungsteil 9 erzeugte Wärme wird nämlich zum inneren Ende der abgedichteten Rohre 21 übertragen, die darin eingebettet sind, und dies bewirkt, daß das darin eingeschlossene Arbeits­ fluid 22 erwärmt wird und verdampft. Bei der Verdampfung absorbiert das Arbeitsfluid 22 Wärme und kühlt direkt den Außenumfang des ersten Kupplungsteiles 9.

Zur gleichen Zeit kühlt das Arbeitsfluid 22 über das erste Kupplungsteil 9 indirekt die magnetischen Teilchen 11 und das zweite Kupplungsteil 10. Das verdampfte Arbeitsfluid 22 strömt zu den äußeren Enden der abgedichteten Rohre 21, die mit der Außenluft in Kontakt stehen. Somit kondensiert das Arbeitsfluid 22 und gibt die Kondensationswärme über die Kühlrippen 23 an die Umgebungsluft ab. Das verflüssigte Arbeitsfluid 22 kehrt dann zum inneren Ende des jeweiligen abgedichteten Rohres 21 zurück, wo es erneut erhitzt und verdampft wird.

Durch die Wiederholung des oben beschriebenen Zyklus wird kontinuierlich Wärme von den inneren Enden der abgedichteten Rohre 21, die in das erste Kupplungsteil 9 eingebettet sind, zu ihren äußeren Enden übertragen und an die Atmosphäre abgegeben, so daß die Kupplungsteile 9 und 10 sowie die magnetisierbaren Teilchen 11 daran gehindert werden, eine hohe Temperatur zu erreichen. Somit sind die Kupplungsteile 9 und 10 vor thermischen Beschädigungen geschützt, während die magnetisierbaren Teilchen davor geschützt werden, daß sie gesintert werden und zusammenbacken. Die Kühlwirkung ist besonders gut, da die Wärmeübertragungsrohre 20 in der Nähe der Außenumfangsfläche des ersten Kupplungsteiles 9 angeordnet sind, wo die Reibungswärme erzeugt wird. Da außerdem die Wärmeübertragungsrohre 20 sich zusammen mit dem ersten Kupplungsteil 9 drehen, gibt es eine Relativ­ bewegung zwischen der Luft und den äußeren Enden der abge­ dichteten Rohre 21 und der Kühlrippen 23, was zu einem hohen Wärmeübertragungswert von den Wärmeübertragungsrohren 20 zur Atmosphäre führt und den Kühleffekt weiter steigert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erstrecken sich die Wärmeübertragungsrohre 20 nur von einer Seite des ersten Kupplungsteiles 9, aber es ist auch möglich, die abgedichteten Rohre 21 der Wärmeübertragungsrohre 20 so anzuordnen, daß sie sich sowohl durch das erste Kupplungsteil 9 als auch die Stirnplatte 12 erstrecken und an beiden Enden mit Kühlrippen 23 versehen sind, so daß die Kühlwirkung vergrößert wird, die von den Wärmeübertragungsrohren 20 ausgeübt wird.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, die mit einem Ventilator oder Kühlgebläse 14 ausgerüstet ist, welches in der Nähe der Fensterteile 3 a des Schutzgehäuses 3 angeordnet ist, um die Kühlluft über die Wärmeübertragungs­ rohre 20 zu blasen. Der Aufbau dieser Ausführungsform ist im übrigen identisch mit dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wobei die Vorrichtung in gleicher Weise arbeitet. Wird während des Betriebes der Vorrichtung die Kühlluft über die Wärmeübertragungsrohre 20 geblasen, so kann die Kühlwirkung durch diese Wärmeübertragungsrohre 20 noch weiter verbessert werden.

Bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen war die Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung in Form einer echten Kupplung ausgebildet. Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der die Kupplungsvorrichtung als Bremseinrichtung eingesetzt wird. Bei dieser Ausführungs­ form gemäß Fig. 4 ist in einem Ständer 30 eine Erregerspule 31 untergebracht, die mit einer nicht dargestellten Stromquelle elektrisch verbunden ist. Ein erstes Schutzgehäuse 32 und ein zweites Schutzgehäuse 33 sind an gegenüberliegenden Seiten des Ständers 30 befestigt. Das erste Schutzgehäuse 32 lagert drehbar in einer sich in Längsrichtung erstreckende Antriebswelle 34, und zwar mit einem Paar von Kugellagern 6, die darin montiert sind. Das zweite Schutzgehäuse 33 hat eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 33 a für Kühlluft, die in seiner Stirnfläche ausgebildet sind, sowie eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 33 b, die in seinem Außenumfang ausgebildet sind.

Ein Kühlgebläse 38 ist an der Vorderseite des zweiten Schutz­ gehäuses 33 montiert und bläst Kühlluft in das Schutzgehäuse 33 durch die Ansaugöffnungen 33 a. Ein schalenförmiges erstes Kupplungsteil 35 ist an der Innenseite der Antriebswelle 34 befestigt. Es umfaßt ein scheibenförmiges Teil 35 a, das integral mit dem inneren Ende der Antriebswelle 34 ausgebildet ist, und ein in Längsrichtung verlaufendes zylindrisches Verbindungsteil 35 b, das am Außenumfang des scheibenförmigen Teiles 35 a befestigt ist. Das Verbindungsteil 35 b hat eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Durchgangslöchern, die darin in regelmäßigen Abständen längs seines Umfanges ausgebildet sind, und Wärmeübertragungsrohre 20, die in gleicher Weise ausgebildet sind wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, sind teilweise in diese Durchgangslöcher eingebettet. Die Kühlrippen 23 der Wärme­ übertragungsrohre 20 sind im Inneren des zweiten Schutz­ gehäuses 33 zwischen den Ansaugöffnungen 33 a und den Auslaß­ öffnungen 33 b angeordnet.

Das erste Kupplungsteil 35 umgibt ein scheibenförmiges zweites Kupplungsteil 36, das an dem zweiten Schutzgehäuse 33 starr befestigt ist und eine zylindrische Außenumfangsfläche besitzt. Die zylindrische Innenumfangsfläche des Verbindungsteiles 35 b des ersten Kupplungsteiles 35 ist von der zylindrischen Außenumfangsfläche des zweiten Kupplungsteiles 36 durch einen Ringspalt getrennt, der mit magnetisierbaren Teilchen 11 gefüllt ist. Eine ringförmige Stirnplatte 37, die das zweite Kupplungsteil 36 umgibt, ist am offenen Ende des ersten Kupplungsteiles 35 befestigt.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Wenn ein Strom die Erregerspule 31 durchfließt, wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der die magnetisierbaren Teilchen 11 magnetisiert und bewirkt, daß sie zu einer im wesentlichen festen Masse werden; wenn sich dann die Antriebswelle 34 dreht, wird ein Drehmoment vom ersten Kupplungsteil 35 über die magnetischen Teilchen 11 auf das zweite Kupplungsteil 6 übertragen. Da jedoch das zweite Kupplungsteil 36 daran gehindert ist, sich zu drehen, übt das zweite Kupplungsteil 36 eine Bremskraft über die magnetischen Teilchen 11 auf das erste Kupplungsteil 35 aus, und das erste Kupplungsteil 35 und die Antriebswelle 34 werden zum Stillstand gebracht. Die Wärmeübertragungsrohre 20 funktionieren genau in der gleichen Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei das erste Kupplungsteil 35 direkt gekühlt wird, während das zweite Kupplungsteil 36 und die magnetisierten Teilchen 11 indirekt gekühlt werden. Die Kühlwirkung der Wärmeübertragungsrohre 20 wird durch die Kühlluft erhöht, die in die Ansaugöffnungen 33 a geblasen wird und von dort über die Kühlrippen 23 strömt und durch die Auslaßöffnungen 33 b austritt.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls als Bremseinrichtung dient. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist ein Ständer 40 vorgesehen, in welchem eine Erregerspule 41 untergebracht ist, die an eine nicht dargestellte Stromversorgung elektrisch angeschlossen ist. Ein erstes Schutzgehäuse 42 und ein zweites Schutzgehäuse 43 sind an gegenüberliegenden Seiten des Ständers 40 mit nicht dargestellten Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln befestigt. Das erste Schutzgehäuse 42 hat eine Vielzahl von Fensterteilen 42 a, die in seiner Stirnfläche ausgebildet sind und durch die Kühlluft hindurchtreten kann. Das Schutz­ gehäuse 42 lagert drehbar eine in Längsrichtung verlaufende Antriebswelle 45 über ein Paar von Kugellagern 6, die darin montiert und mit einem rohrförmigen Abstandshalter 7 getrennt sind.

Das zweite Schutzgehäuse 43 hat eine Ansaugöffnung 43 a für Kühlluft, die im Zentrum seiner Stirnfläche ausgebildet ist, sowie eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 43 b, die in seinem Außenumfang vorgesehen sind. Ein Kühlgebläse 44 ist in der Ansaugöffnung 43 a montiert und dient dazu, Kühlluft durch die Ansaugöffnung 43 a anzusaugen und sie durch die Auslaßöffnungen 43 b abzugeben. Ein erstes Kupplungsteil 46 ist starr an dem inneren Ende der Antriebswelle 45 befestigt und dreht sich mit dieser.

Das erste Kupplungsteil 46 weist ein scheibenförmiges Teil 46 a, das an dem inneren Ende der Antriebswelle 45 durch Schweißen befestigt ist, ein in Längsrichtung verlaufendes zylindrisches Verbindungsteil 46 b, das am Außenumfang des scheibenförmigen Teiles 46 a befestigt ist, und eine ringförmige Endplatte oder Stirnplatte 46 c auf, die am anderen Ende des Verbindungsteiles 46 b befestigt ist. Ein Dichtungsteil 46 d, das in Gleitkontakt mit der Antriebswelle 45 steht, ist an der Innenumfangsfläche der Stirnplatte 46 c befestigt. Eine Vielzahl von Kühlrippen 46 e sind an der Außenfläche der Stirnplatte 46 c montiert.

Wenn sich das erste Kupplungsteil 46 dreht, so ziehen die Kühlrippen 46 e Kühlluft durch die Fensterteile 42 a, um den Innenraum der Vorrichtung zu kühlen. Das zylindrische Verbindungsteil 46 b hat eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Durchgangslöchern, die darin in gleichmäßigen Abständen längs seines Umfanges ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 20 sind teilweise in diese Durchgangslöcher eingebettet, und zwar in gleicher Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen.

Ein ringförmiges zweites Kupplungsteil 47 ist im Innenraum des ersten Kupplungsteiles 46, die Antriebswelle 45 umgebend, angeordnet und ist starr an dem ersten Schutzgehäuse 42 befestigt. Es hat eine zylindrische Außenumfangsfläche, die von der zylindrischen Innenumfangsfläche des ersten Kupplungs­ teiles 46 mit einem Ringspalt getrennt ist, der mit magnetisier­ baren Teilchen 11 gefüllt ist. Eine Vielzahl von Ablenkblechen 48 sind an den gegenüberliegenden Oberflächen des ersten Kupplungsteiles 46 und des zweiten Kupplungsteiles 47 befestigt.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Wärmeübertragungsrohre 20 sorgen in gleicher Weise für die gewünschte Kühlwirkung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform, daß das zweite Kupplungsteil 47 vor dem ersten Schutzgehäuse 42 gelagert ist, während das zweite Schutzgehäuse 43 nur das Kühlgebläse 44 trägt. Somit kann das zweite Schutzgehäuse 43 sehr dünne Wände haben, so daß sich das Gesamtgewicht der Vorrichtung reduzieren läßt.

Claims (9)

1. Elektromagnetische Kupplung, umfassend

• - eine drehbare Antriebswelle (4, 34, 45),
• - ein an der drehbaren Antriebswelle befestigtes, direkt angetriebenes erstes Kupplungsteil (9, 35, 46), das eine Kupplungsfläche parallel zur Achse der Antriebswelle (4, 34, 45) besitzt,
• - ein zweites Kupplungsteil (10, 36, 47), das mit seiner Kupplungsfläche der Kupplungsfläche des ersten Kupplungsteiles (9, 35, 46) gegenüberliegt,
• - magnetisierbare Teilchen (11) in einem Ringspalt zwischen den beiden Kupplungsteilen (9, 35, 46; 10, 36, 47), die in Abhängigkeit von ihrem Magnetisierungsgrad die Kraft zwischen den Kupplungsteilen übertragen,
• - einen die Kupplungsteile umgebenden Ständer (1, 30, 40) mit einer Erregerspule (2, 31, 41), welche die magnetisierbaren Teilchen (11) magnetisiert, wenn ein elektrischer Strom die Erregerspule (2, 31, 41) durchfließt, und
• - eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren (20), die teilweise in das eine Kupplungsteil eingebettet sind, sich parallel zur Achse der Antriebswelle (4, 35, 46) erstrecken und gegebenenfalls Kühlrippen aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeübertragungsrohre (20) in das von der Antriebswelle (4, 34, 45) direkt angetriebene erste Kupplungsteil (9, 35, 46) eingebaut und an dessen Außenumfangsfläche in der Nähe des Ringspaltes radial außerhalb des zweiten Kupplungsteiles angeordnet sind, und
daß das direkt angetriebene erste Kupplungsteil (9, 35, 46) radial außenliegend, das zweite Kupplungsteil (10, 36, 47) ringförmig umgebend angeordnet ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Wärmeübertragungsrohre (20) aus einem abgedichteten zylindrischen Rohr (21) besteht, das vom ersten Kupplungsteil (9, 35, 46) axial vorsteht und in das ein flüchtiges Arbeitsfluid (22) unter reduziertem Druck dicht eingeschlossen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Wärmeübertragungsrohre (20) durch eine Vielzahl von gemeinsamen, kreisringförmigen Teile (23) hindurchgehen, die stabilisierende Kühlrippen mit Befestigungsöffnungen (21) in regelmäßigen Abständen bilden.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil (36, 47) stationär angeordnet ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbar gelagerte angetriebene Welle (5) vorgesehen ist, die an dem zweiten Kupplungsteil (10) befestigt ist und sich mit ihm dreht, wenn das zweite Kupplungsteil (10) angetrieben wird.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzgehäuse (3; 32, 33; 42, 43) vorgesehen ist, das an dem Ständer (1, 30, 40) befestigt ist und die Wärmeübertragungsrohre (20) umgibt, wobei das Schutzgehäuse eine Vielzahl von Öffnungen (3a; 33a, 33b; 43a, 42b) für Kühlluft besitzt, die in der Nähe der Wärmeübertragungsrohre (20) ausgebildet sind.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Kühlgebläse (14, 38, 44), welches in einer Position angeordnet ist, daß es gegebenenfalls durch Öffnungen im Schutzgehäuse - Kühlluft über die Wärmeübertragungsrohre (20) bläst.

9. Kupplung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen Ansaugöffnungen (33 a, 43 a) und Auslaßöffnungen (33 b, 43 b) umfassen, wobei die Kühlrippen (23) zwischen den Ansaugöffnungen (33 a, 43 a) und den Auslaßöffnungen (33 b, 43 b) angeordnet sind, und das Kühlgebläse (38, 44) an dem Schutzgehäuse in der Nähe der Ansaugöffnungen (33 a, 43 a) montiert ist.