DE3905216A1 - Elektrisch steuerbare hysteresekupplung - Google Patents
Elektrisch steuerbare hysteresekupplungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
- H02K49/06—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type
- H02K49/065—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type hysteresis type
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrisch steuerbare
Hysteresekupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, welcher
ausgeht von einer Hysteresekupplungs-Bauart, die insbesondere für
Zugkraftregelungen bei Wickelvorgängen eingesetzt wird. Derartige
Kupplungen sind bekannt aus der DE-A 29 29 095 und dem Aufsatz
"Exakte Zugkraftregelung durch Hysteresekupplungen und -bremsen"
in "Antriebstechnik" 24 (1985) Nr. 6 S. 42/43.
Bei der dort dargestellten Kupplungsbauweise ist der
Außendurchmesser weit größer als der der Abtriebswelle. Auch sind
dort Kupplung und Abtriebswelle axial in Reihe angeordnet, und
die Kupplung erfordert zwischen der Wellenabstützung der
Antriebswelle und der Abtriebswelle erheblichen axialen Bauraum.
Sowohl der größere Durchmesser als auch der zusätzliche axiale
Bauraumbedarf erschweren die Verwendung derartiger Kupplungen zur
nachträglichen Ausrüstung entsprechender Maschinen. Wird zwischen
zwei Wellenabstützungen eine glatte durchgehende Abtriebswelle
benötigt, welche beispielsweise als Reibrolle für Garnspulen oder
dergleichen dienen muß, stören sowohl die großen Außenmaße der
Kupplung als auch ihre axiale Baulänge, weil hier sowohl eine
Nabe des Polringes als auch eine Nabe des Magnetkörpers radial
übereinander den lichten Durchmesser der Magnetspule bestimmen
und diese zudem einen Querschnitt aufweist, dessen Länge kürzer
als seine radiale Höhe ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Bauweise
für elektrisch steuerbare Hysteresekupplungen zu schaffen, die
einen erheblich verkleinerten Außendurchmesser ermöglicht,
und mit ihr An- und Abtriebswelle verbindbar sind, ohne daß
zusätzlicher axialer Platzbedarf auftritt.
Die Lösung wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 insofern
erreicht, als man sich direkt der ohnehin meist aus
magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Antriebswelle selbst zur
axialen Durchleitung des Magnetflusses unter dem Spulenkörper
hindurch bedient. So braucht weder eine Nabe des Polringes noch
des Magnetgehäuses die radiale Höhe des letzteren mitbestimmen.
Polring und Anker können axial vom Spulengehäuse angeordnet und
zusammen mit diesem in einen Hohlraum einer noch relativ
schlanken Abtriebswelle eingeschoben sein. Das Spulengehäuse wird
dabei durch eine erforderlichenfalls radial bündig in die
Lageröffnung der Wellenabstützung axial einsetzbare,
flanschartige Befestigungsplatte gehalten, welche gemeinsam mit
dem übrigen Spulengehäuse aus magnetisierbarem Material besteht.
Zwischen dem Außendurchmesser des Spulengehäuses und dem lichten
Durchmesser des Hohlraumes der Abtriebswelle ist lediglich ein
kleiner zusätzlicher Radialabstand für einen vom Polring
spulenseitig über den polringseitigen Mantelbereich
hinweggreifenden Kragen aus ferromagnetischem Material des
Polringes vorzusehen. Die Abtriebswelle kann mit gleichem
Durchmesser bei Bedarf das Spulengehäuse vollständig außen
umschließen und bis knapp vor die Wellenabstützung herangeführt
werden, so daß die Abtriebswelle, in welche die
Befestigungsplatte des Spulengehäuses axial bündig eingesetzt
ist, von keinem Bauteil mit größerem Durchmesser mehr überragt
wird und somit unter Beibehaltung der Einbaumaße in
Axialrichtung, z. B. zwischen zwei Wellenabstützungen, alle
Bauelemente der Hysteresekupplung im Inneren der Abtriebswelle
verschwinden.
Weitere Vorteile werden durch die mittels der Unteransprüche
definierten weiteren Ausgestaltungen erreicht.
- - Eine montagegünstige Anordnung ergibt sich dann, wenn die Abtriebswelle den auf der Antriebswelle befestigten Anker sowie den in ihr selbst festgehaltenen Polring und zumindestens einen etwa der Polringbreite entsprechenden vorderen Teil des Mantelbereiches des Spulengehäuses axial überdeckt. Dabei ist es möglich, die spulenseitige lichte Öffnung des die Hysteresekupplung aufnehmenden hohlwellenartigen Bereiches der Abtriebswelle gerade so groß zu machen, daß der dünnwandige vom Polring aus das Spulengehäuse mit engem Luftspalt axial übergreifende Kragen des Polringes aus ferromagnetischem Material alleine noch den Durchmesser bestimmt.
- - Eine günstige axiale Hintereinanderordnung von Spulengehäuse und Polring ergibt sich dann, wenn dessen Dauermagnetpole in der üblichen Anordnung beidseits einer im äußeren Randbereich des Polringes vorgesehenen axialen Ringnut liegen, in welche der Hysteresering, welcher vom Ankerring auf dessen Polringseite axial abstehend angeformt ist, berührungslos eintauchen kann.
- - Ein vorteilhafter Magnetfluß ergibt sich dadurch, daß die Befestigungsplatte und der Polring mit der Antriebswelle jeweils einen etwa mindestens entsprechend der radialen Höhe der Spule breiten radialen Luftspalt von vorzugsweise etwa 0,3 mm aufweisen und ein ähnlich enger Luftspalt von etwa gleicher Breite zwischen dem vom Polring über den Mantelbereich des Spulengehäuses hinwegreichenden Kragen am Umfang des Spulengehäuses vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung ergibt sich ein Magnetfluß, der radial unterhalb der Spule durch den aus ferromagnetischem Material gefertigten Bereich der Antriebswelle und radial außerhalb der Spule axial durch den Mantel des Spulengehäuses verläuft. Der Wegfall für die Magnetflußführung unwichtiger Massen, wie bei den verschiedenen Naben nach dem Stand der Technik führt dabei auch zu einer leichteren Bauweise.
- - Eine günstige und auch nachträglich leicht anbringbare Befestigung des von der Abtriebswelle umgebenen Ankerringes kann man dadurch erreichen, daß die Abtriebswelle über dem Ankerring mit entsprechend dimensionierten Radialbohrungen versehen ist, um Madenschrauben radial durch den Anker zum Festklemmen desselben in die Antriebswelle einzuschrauben.
- - Als besonders günstig zur Sicherstellung eines kleinen Außendurchmessers der erfindungsgemäßen Hysteresekupplung wird die Ausführung der Magnetspule mit einem langgestreckten Ringquerschnitt vorzugsweise etwa im Verhältnis Länge L = 3 mal H.
- - Wenn die Stirnseiten der Abtriebswelle sowohl über der Hysteresekupplung als auch auf dem kupplungsabgewandten Ende bis knapp vor die Wellenabstützungen herangeführt sind, eignet sich die Abtriebswelle besonders günstig als Andrückrolle einer Wickelspule bzw. auch selbst als Spulenträger mit kleinem Kerndurchmesser.
- - Indem sowohl in der Wellenabstützung als auch nahe bei dem auf der Antriebswelle festgeklemmten Anker Wellenlager vorgesehen sind, können den Magnetfluß eventuell störende Durchbiegungen der Wellen auch bei größeren Querkräften zuverlässig vermieden werden.
- - Die Reihen- bzw. Parallelanordnung erfindungsgemäßer Kupplungen kann mit der erfindungsgemäßen Bauweise dann besonders günstig ohne störende Streuflüsse realisiert werden, wenn benachbarte Kupplungen wechselseitig gepolte Magnetanordnungen bzw. Spulenpolringe aufweisen, so daß ihre Magnetflüsse entgegengerichtet wirken.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der
Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere
sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen
Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Eine Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand
schematischer Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine Längsschnittdarstellung zweier
baugleicher in Reihe angeordneter
Hysteresekupplungen mit gemeinsamer Antriebswelle
und jeweils getrennten separat steuerbaren
Abtriebswellen, welche hier als Hülsen gestaltet
sind.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die
Hysteresekupplung in Höhe des Hystereseringes mit
einer Ansicht der an sich bekannten
Magnetanordnung im Polring.
In Fig. 1 ist die Antriebswelle 1 in einer
Wellenabstützung 2, welche beispielsweise ein Maschinenrahmen
sein kann, durch das darin eingesetzte Antriebswellenlager 3
getragen. Ein Spulengehäuse 4 ist durch eine beispielsweise
flanschartige und in die Wellenabstützung 2 weit hineinsteckbare
Befestigungsplatte 4.1 gegenüber der Antriebswelle 1 zentriert
und drehfest gehalten. Die Platte 4.1 weist eine
Mittenöffnung 4.2 auf, durch welche die Antriebswelle mit einem
engen, beispielsweise ca. 0,3 mm betragenden Luftspalt
hindurchgesteckt ist. Zwischen der Antriebswelle 1 und der vom
Spulengehäuse 4 außen umfaßten Magnetspule 5 befindet sich
hier keine Nabe mehr, sondern lediglich noch ein etwas größerer
Luftspalt als in der Mittenöffnung 4.2. Die der
Befestigungsplatte 4.1 gegenüberliegende Stirnseite des
Spulengehäuses 4 kann ohne weitere Abdeckung mit einem einige
Millimeter Montagetoleranz bietenden Abstand gegenüber dem
Polring 6 vorgesehen werden. Spulenseitig ist ihm ein etwa seiner
eigenen Breite entsprechender und axial über das Spulengehäuse 4
teilweise hinweggreifender Kragen 6.1 mit gleichem
Außendurchmesser angeformt. Auf seiner spulenabgewandten Seite
befinden sich in der an sich bekannten Weise die Dauermagnetpole
im Wechselversatz auf beiden Seiten einer in den Polring 6 auf
etwa Dreiviertel seiner Breite eingearbeiteten schmalen axialen
Ringnut 6.3. In diese Ringnut 6.3 taucht der dem in kurzem
axialen Abstand nachgeordneten Anker 7 auf etwa dem
Außendurchmesser der Spule 5 entsprechenden radialen Höhe
angeformte Hysteresering 7.1 berührungslos ein. Dabei ist der
Polring 6 in der zumindestens im axialen Bereich der Kupplung als
Hohlwelle hülsenartig ausgebildeten Abtriebswelle 8 eingeklemmt
bzw. festgeklebt oder anderweitig sicher befestigt, ohne dabei
eine Berührung mit der Antriebswelle 1 zu haben. Fest auf der
Antriebswelle 1 gehaltert ist jedoch der axial auf der
spulenabgewandten Seite nachgeordnete Anker 7. Im Beispiel wird
er axial und in Drehrichtung gehalten durch über
Radialbohrungen 8.1 in der Abtriebswelle 8 eingesetzte
Madenschrauben 8.2 im Anker 7. Die Abtriebswelle 8 kann
unmittelbar anschließend an den Anker 7 mittels entsprechender
Lager 9 gegenüber der Antriebswelle 1 geführt und abgestützt
werden, um im hülsenartigen Bereich über den engen Luftspalten
der Hysteresekupplung keine ungewollten Störeffekte infolge evtl.
Durchbiegungen etc. auszulösen.
Bei der geschilderten Anordnung ergibt sich ein in der
Befestigungsplatte 4.1 des Spulengehäuses 4 und im Polring 6
radial und in der Antriebswelle 1 und dem Mantelbereich 4.4 des
Spulengehäuses 4 achsparallel verlaufender Magnetfluß, dessen
Stärke und Dauer über eine im Bild nicht gezeigte, aber
vorzugsweise durch die Befestigungsplatte 4.1 und die
Wellenabstützung 2 herangeführte Stromversorgung beispielsweise
im Sinne einer Drehzahlkonstanz bei veränderten Drehmomenten
steuerbar ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße
Hysteresekupplung zwischen Polring und Anker mit Blick auf die
Magnetanordnung im Polring 6. Die Magnete 6.2 befinden sich
radial beidseits des in der Axialnut 6.3 berührungslos
umlaufenden Hystereseringes 7.1.
Werden zwei oder mehrere Hysteresekupplungen HK 1, HK 2 etc.
in Reihe angeordnet, empfiehlt es sich, die Magnete 6.2 bzw. die
Spule 5 jeweils in Gegenrichtung zu polen, um den Magnetfluß
nicht durch Einflüsse der Nachbarmagnetfelder zu beeinträchtigen.
Bezugszeichen
1 Antriebswelle
2 Wellenabstützung
3 Antriebswellenlager
4 Spulengehäuse
4.1 Befestigungsplatte von 4
4.2 Mittenöffnung von 4
4.3 Radialabstand zwischen 4 und 8
4.4 Mantelteil
5 Magnetspule
6 Polring
6.1 Kragen an 6
6.2 Dauermagnetpole in 6
6.3 Ringnut in 6
7 Anker
7.1 Hysteresering
8 Abtriebswelle
8.1 Radialbohrung in 8
8.2 Madenschrauben für 7
9 Abtriebswellenlager auf 1
10 Magnetfluß
2 Wellenabstützung
3 Antriebswellenlager
4 Spulengehäuse
4.1 Befestigungsplatte von 4
4.2 Mittenöffnung von 4
4.3 Radialabstand zwischen 4 und 8
4.4 Mantelteil
5 Magnetspule
6 Polring
6.1 Kragen an 6
6.2 Dauermagnetpole in 6
6.3 Ringnut in 6
7 Anker
7.1 Hysteresering
8 Abtriebswelle
8.1 Radialbohrung in 8
8.2 Madenschrauben für 7
9 Abtriebswellenlager auf 1
10 Magnetfluß
Claims (10)
1. Elektrisch steuerbare Hysteresekupplung (HK),
- - insbesondere zur mit variablem Schlupf kontinuierlich in Richtung einer Drehmomentenkonstanz veränderlichen Triebverbindung einer Antriebswelle (1) mit einer dazu koaxialen Abtriebswelle (8),
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Antriebswelle (1) im Bereich einer sie unter Wahrung eines Radialabstandes (4.3) unmittelbar umfassenden Magnetspule (5) aus magnetisierbarem Material besteht, und die Magnetspule (5) sowie je ein ihr axial nachgeordneter Polring (6) und ein Anker (7) in einen Innenhohlraum der Abtriebswelle (8) passen,
- - wobei die Magnetspule (5) durch ein ebenfalls aus magnetisierbarem Material bestehendes zylindrisches Spulengehäuse (4) umhüllt und gehalten wird, welches auf seiner dem Polring (6) abgewandten Stirnseite eine Befestigungsplatte (4.1) aufweist, deren Mittenöffnungen (4.2) von der Antriebswelle (1) mit engem Luftspalt durchdrungen wird.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß die Abtriebswelle (8) den Anker (7), den Polring (6) und zumindestens einen polringseitigen Mantelbereich (4.4) des Spulengehäuses (4) axial überdeckt,
- - wobei der spulenseitige lichte Öffnungsquerschnitt ihres Innenhohlraumes über den Außendurchmesser eines vom Polring (6) aus das Spulengehäuse (4) mit engem Luftspalt teilweise axial übergreifenden Kragens (6.1) aus magnetisierbarem Material schiebbar ist,
- - und wobei der Polring (6) in der Abtriebswelle (8) befestigbar ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der spulenabgewandten
Stirnseite des Polringes (6) in an sich bekannter Weise
Dauermagnetpole (6.2) beidseits einer axialen Ringnut (6.3)
vorgesehen sind, in welche ein dem Anker (7) auf dessen
Polringseite im Mittenbereich axial abstehend angeformter
Hysteresering (7.1) berührungslos eintaucht.
4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ihr Magnetfluß (10) in der
Antriebswelle (1) axial und radial unterhalb der Spule (5)
verläuft und schließlich über die radialen Luftspalte der
Befestigungsplatte (4.1) und des Polringes (6) gegenüber der
Antriebswelle (1) und den radialen Luftspalt des Kragens (6.1)
des Polringes (6) auf den Mantelbereich (4.4) des
Spulengehäuses (4) übertritt.
5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anker (7) mittels ihn
radial durchdringender Madenschrauben (8.2) auf der
Antriebswelle (1) festgehalten ist, welche durch entsprechende
Radialbohrungen (8.1) in der ihn mit Radialabstand umgebenden
Abtriebswelle (8) gehaltert sind.
6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetspule (5) mit
langgestrecktem Ringquerschnitt, vorzugsweise im Verhältnis
L = 3 H ausgeführt ist.
7. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der
Abtriebswelle (1) bis knapp vor die Wellenabstützung (2)
herangeführt sind, und die Abtriebswelle (8) als Wickeldorn
bzw. Andrückrolle einer Wickelspule verwendbar ist.
8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatte (4.1)
spulenseitig von einem Lager (3) der Antriebswelle (1) in der
Wellenabstützung (2) und der Anker (7) polringseitig von einem
Lager (9) der Abtriebswelle (8) auf der Antriebswelle (1)
angeordnet sind.
9. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß Reihenanordnungen an sich
baugleicher Kupplungen (HK) bei parallel bzw. in Reihe
angeordneten von gleicher Antriebswelle (1) angetriebenen
Abtriebswellen (8) mit abwechselnd entgegengerichteten
Polungen der Magnete (6.2) bzw. Strombeaufschlagungen der
Spulen (5) betreibbar sind, so daß benachbarte Kupplungen (HK 1
und HK 2 etc.) mit entgegenwirkenden Magnetflüssen (10) arbeiten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893905216 DE3905216A1 (de) | 1988-02-24 | 1989-02-21 | Elektrisch steuerbare hysteresekupplung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3805715 | 1988-02-24 | ||
DE19893905216 DE3905216A1 (de) | 1988-02-24 | 1989-02-21 | Elektrisch steuerbare hysteresekupplung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3905216A1 true DE3905216A1 (de) | 1989-09-07 |
DE3905216C2 DE3905216C2 (de) | 1991-02-14 |
Family
ID=25865144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893905216 Granted DE3905216A1 (de) | 1988-02-24 | 1989-02-21 | Elektrisch steuerbare hysteresekupplung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3905216A1 (de) |
Cited By (5)
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-
1989
- 1989-02-21 DE DE19893905216 patent/DE3905216A1/de active Granted
Patent Citations (3)
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DE102007033676A1 (de) | 2007-07-17 | 2009-01-29 | Pierburg Gmbh | Kupplungsvorrichtung zur Drehmomentübertragung und Verfahren zur Drehmomentübertragung mit einer derartigen Kupplungsvorrichtung |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3905216C2 (de) | 1991-02-14 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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