DE6917161U - Magnetkupplung - Google Patents

Description

Dipi.-Phys.KariH.Ulbricht.;;.:..^: " :..:":· · :„: ;;:

Patentanwalt 2 8. ΑΡΠ'Ι 1969

8000 München 22
43

121 - Ot/Ba

Walte? ScMffer, 6231 Niederhofheim/TaunttB_e ■ Hauptstraße 12

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Me vorliegende JSrfindung bezieht slcli aar eine nagnet= kopplung sur tJbertragiais von Drohiaomenten ait einer aage« rmd, elaer temperatrorabliangig sitgenoffimenea. Eäapp«- _s deren eiiae einea metopoligen Sanei^agaetr-ing sit BueksdhlnBplatte aafweist ₉ welcher auf ein elektrisch. i2nd/oäer isagzietiscii leitendes SLeaent₅ insbesondere eine Scheibe j der anderen Eappliaigshälfte

Einrichtungen sit mal&TLxeBß&ii Seilen ist es in vielen Gebieten der 2edmi3s: erf orderlich_s alt ireranderlicher Kit« nahiESgeschsmiäigksil; bsw* —dre^alil zu arbeiten _c 2M.eses Bedürfnis gesSgen Sclsaltkjrpplmigeng welche die Jstriebs= sm.ach.<sn eissis an1«?eibende2i ElsiEent und eisern

getriebenen Element nur aufrechterhalten oder unterbre«~ chen können, im allgemeinen nicht» Auch Reibungskupplungen laesen eine feinfühlige Veränderung der Hitnahmegeschwindigkeit bzw,, »drehzahl nicht zu.

Es gibt allerdings Asynchroiikupplungen, die in gewissen Drehzahlbereichen einen Schlupf bzw· eine Asynchron!tat zwischen antreibendem tmd getriebenes. Element gestatten₉ bei niedrigen Drehzahlen aber praktisch synchron lauf en_o Beispiele hierfür sind bestimmte Arten von Magnetkupplung g@n₃ wie sie in des Aufsatz- tos P- Gernhardt "Dauenaagne— tische Kupplungen» Einteilung^ Wirkungsweise und Mmsnsioniörungⁿ5 PMi-iOechnische Berichte 2 (1962) Heft 4, Seite 153 f» beschrieben sind» Bei den ^steresekupplungen steht einem mit Weicheis en-HiickseijluB versehenen Dauertaagnetring als aweite Supplungshalfte eine ^rsteresesclieibe gegenüber (S¹Ig₅, 1a) _o Sie besteht aus einea lüaterial Biit kleinerer Sosrsitirfeldstarke und größerer Permeabililiät als im Magnetwerkstoff des mehrpoligen Uaueraagneten, von welchem sie beim umlauf entgegen einem Hiäerstsnä Tusaagnetisiert wird» Die Bysteresekappisngen übertragen im weiten Srehsahlbereich ein konsiisiites SreirEomest, das jedoch aoi veri^ltnaissjaSig niedrige ¥ei?te begrenz 1st- (Sig= Bsi den Wirbelstroskapplungeii steht dem Ssuermagne-sring eine elelisiscli gatleitende Scheibe ₉ aeist sas

mit einem dahinter angeordneten Weicheisen-SückschluS gegenüber (Figo 2a). Sie Wirkungsweise ist die gleiche wie die einer Wirbelstrombremse; die in der Eupferscheibe induzierte elektrische Leistung entspricht der mechanischen Bremsleistung= Bas übertragene Drehmoment ist in gewissen Srehzahlbereichen etwa proportional zur Drehzahl (Fig.2b), sinkt aber bei strombedingter Erwärmung stark ab. Beid· Kupplungstypen erlauben nur eine beschränkte Drehsahldifferenz von etwa 500...2000 TJ/min zwischen dem antreibenden und dem getriebenen Element ₉ und im stationären Zustand tritt bei den Bysteresekupplungen sogar synchrone Mitnahme ein«,

Vielfach sind jedoch gerade große Brehzahldifferenzen bzw» Asynchronitäten während des Betriebes, auch während eines stationären Betriebes₉ erforderliche Ein wichtiger Anwendungsfall sind Kühleinrichtungen _s insbesondere Lüfter, für Verbrennungskraftmaschine^ die nach dem Anlauf möglichst bald eine optimale Betriefcstermperatur erreichen sollen<, Die Lüfter bzw» Kühleinrichtungen sollen einen Anstieg der Temperatur über asu Sollwert hinaus verhindern„ jedoch zuvor einer Erwärmung bis zur Betriebstemperatur nicht entgegenwirken* Geeignete Systeme sind Z₀ B₀ elektromagnetische Ventilatoren s die durch einen im Kühlmedium befind»

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lichen Thermostatschalter gesteuert werden und den Botor des Lüfters entweder synchron bzw· ait Beibungsschlupf mitnehmen oder den Kraftschluß unterbrechen, die aber verhältnismäßig kompliziert, störanfällig und teuer sind.

Man hat auch Kupplungen vorgeschlagen, die durch ein Bi* metallelement temperaturabhängig betätigt werden, indem 2. B. das Ventil eines Str&anangeme&ittma geöffnet oder gt» schlossen wird oder indem eine ?ederwendel ihren. Durch· messer verändert und so eine Welle blew· Hohlwelle mitnimmt oder freigibt. Solche BimetalUcuppluagen arbeiten mit der Abnutzung unterworfenen beweinten Teilen« was je nach Beanspruchung eine Nachstellung in gewissen Seitab« ständen notwendig macht und auf jeden Fall einen nicht unbeträchtlichen Aufwand für die Wartung erfordert. Außerdem sind die hierbei erzielbaren AsynchronitSten auf verhältnismäßig kleine Werte begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Ausführungenormen isu vermeiden und mit minimalem konstruktiven Aufwand eine Hagnetkupplung mit temperaturabhängiiger Mitnahme zu schaffen ₉ die betriebssicher sowie weitestgehend wartungsfrei arbeitet, große Drehzahldifferenzen zuläßt und durch geringe Ändesungen« z« B· durch Austausch

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eines einsigen Seils mühelos den verschiedensten B©durf— niesen sngepaßt werden kann.

Bei einer Magnetkupplung der eingangs erwähnten Art ist gemXfi der Erfindung vorgesehen, daß "enigstens eine Eapplüngshälfte' einen im Betrieb einem Strömungsmedium ausge·- setsten !Temperaturfühler aas einem weiehmagcetischen, magpetieierbaren Werkstoff, beispielsweise einem ferrit, aufweist«

Die erf indungagemaße Kopplung besitsst einen anSerordent· lieh einfachen Aufbau aus nur wenigen Teilen, Biese kSnnen je nach dem Verwendungszweck verschieden gestaltet «ein, beispielsweise als sich gegenüberstehende Scheiben bei einer Stirndrehkupplung und als ineinandergreifende ßingteile bei einer Zentraldrehkupplung· Bar einfache, robuste Aufbau gewährleistet nicht nur große Wirtschaftlichkeit der Herstellung, sondern auch hohe Zuverlässigkeit des Betriebes. Ea tritt kein Verschleiß auf, so daß die Charakteristik eine optimale Langsseitkonstans aufweist und auch durch Wechsel- oder Bauerbeanspruchungen nicht verändert wird· Der von dem Strömungsmedium beaufschlagte temperaturfühler steuert bzw· regelt die Kraftflußdichte im Magnetkreis durch thermisch beeinflußte Verän-

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ü&s Biagaetischea Widerstandes_β Eine wesentliche Holle spielt dabei der Werkstoff des ÜJesperaturfühlers <, Siermoferrite gestatten es₉ temperaturabhängig den Durch-"tritt des magnetischen Xraftflussae zu steuern₉ also den Grad der Hitnahme der getriebenen Sapplungshälfte,, Dies beruht auf der Eigenschaft ₉ daß diese Materialien unterhalt der CurleteiEperatur f erromagnetisch_s darüber aber paramagnetisch sind» Bei Überschreiten der werlostoffbedingten OurieteiEperatur findet daher ein stetiger, reversibler Übergang aus einem magnetisch leitenden in einen nichtleitenden Zustand statt« was den bei herkömmlichen Kupplungen nicht in 3etracht gezogenen Einsatz ale' ü?empe- raturfiüiler ermöglicht«

Eine bevorzugte Ausführungsfora der erfindungsgemäßen Zupplting zur Yerwendung vor alles als oder für Lüfter ist dadurch, gekennzeichnet, daß der iDemperaturfühler als Kurzschluß im magnetischen Breis ausgebildet bzw· angeordnet ist. Han erzielt dadurch, eine hohe Empfindlichkeit₈ äfis heißt eine große Steuer- bzw. Begelwirkung. Der {temperaturfühler bildet das Püai- xmd Stellglied eines Regelkreisesο Dieses ist bei tieferen Temperaturen gut magnetisch leitend, so daß der Magnetkreis geschlossen und der über-, tritt von Feldlinien in die andere Kupplungshälfte weitgehend oder gsnz unterbunden wird* Dadurch ergibt sich ein

großer Schlupf bzw· eine groB© Asynchrcjiität,, das heißt eine geringe odor keine Drehmomentübertragung· Bei höherer Betriebstemperatur steigt der magnetische Widerstand de· Fühlers _t es fließt magnetische Energie zur Gegen-Kupplungshälfte und ea erfolgt eine asynchrone Mitnahme mit kleinerem Schlupf. Bemerkenswert ist, daß sich Drehzahldifferenzen von beispielsweise bis zu y>QO U/min mühelos erreichen und auch aufrechterhalten lassen· Hit anderen Worten, es tritt eine temperaturabhängige Drehzahlbegrenzung der getriebenen Kupplungshalfte auf „ vas insbesondere bei Verwendung als oder für Lüfter von Eraf tf ahrzeugmotoren außerordentlich vorteilhaft ist. Da dam zu kühlenden Motor auch bei hoher Belastung und niedriger Drehzahl ausreichende ESixlluftiaengen zugeführt werden müssen _B muB der Antrieb sit gegenüber der Kurbelwelle nach oben übersetzter Brehsalil erfolgen» Läuft dann aber der Hotor hochtourig^ so ergeben sieli mit nur geringer Asynchronität viel zu hohe Isü£terßrohgeiilen₀ Sa die Leistungsaufnahme des Lüfters etv^a mit der dritten Potesxz der örahsahl ansteigt _β nimmt Eie einen viel au großen Anteil dar Motorleistung für sica in Ansprüche ünsngansiia aind aucli die "bei Lüfter·= örahaahlsa Ms au 8000 U/mizi auftretenden starken Geräuschs» SeKIis31ich stslit der Luftdurchsats nicht in angemesssses Vsrhältniß gur 3örehsahlsteigerung₉ da Wirbel-

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bildung und Druckanstieg erhebliehe Baergleverluste bewirken. Alle diese Nachteile werden durch die «it der erf indungagemäßen Kupplung ersielbare große Asynchronit&t bsw, Drehzahlbegrenzung vermieden, to daB die erforderlich· Antriebsleistung und die Geräuschentwicklung la erträglichen Grenxen bleiben«

Gemäß einen wichtigen Kerkaal der erfindungageaSfien Kupplung bildet sie die Habe eines Lüfters oder 1st in einer solchen derart angeordnet, daß der Teaperaturfühler Ib Betrieb direkt von dem Strömungsmedium angeströmt ist· iüx diese Weise hat man eine selbstkuhlende Lüfterkupplung, die bequem an die verschiedensten Bedarfsfälle anpassbar ist. Sie eignet sich !nässender« für luftgekühlte Kraftfahrzeugmotoren, auf deren Kühlluftbedarf sie genau abgestimmt werden können. Die Anordnung in der Habe gestattet eine besonders einfache Führung des Strömungsmediums· Hervorzuheben ist der geringe Eigen-Leistungsverbrauch der selbstkühlenden Kupplung· Dar Einbau in die Rabe wirft besondere kritische 3?emperaturprobleme auf* Herkömmliche, für Drehzahldifferenaen Im Bereich von etwa 500 bis 2000 U/min ausgelegte Hagnetkupplungen mußten fremdgekühlt werden ₈ um einen sonst auftretenden Temperaturanstieg an dem elektrisch bsw. magnetisch leitenden Element bis auf über 200⁰C zu verhindern. Die günstige Strömungsführung der selbstkühlenden Anordnung nach der Erfindung gewährleistet hingegen die Funktion der Kupplung durch Begrenzung der

Erwärmung 12nd ihres Einflusses. Ein Anstieg der Betriebstemperatur „ beispielsweise um nur 80 Grad₆ würde bei Wirbeletromkupplungen infolge der Widerstandsverluete einen reversiblen Leistungsabfall, im Beispiel um etwa 30#, bewirken und im Falle von Hysteresekupplungen bei einer Temperatur von über 100 °C irreversible Gefügeänderungen hervorrufen· Allgemein bedeutet bei der temperaturabhängigen Regelung von Magnetkupplungen einerseits jeder Temperatur- \ anstieg einen Übertragungaverlust, was eine Kühlung erfordert _t während für die temperaturabhängige Mitnahme dem tem peraturempfindlichen Element andererseits Warme sugöiStEft werden maß, um den Durchtritt der Feldlinien zu steuern. HIe erfindungsgemaße Gestaltung lost dieses schwierige

is wiaf aeher ¥sis© ax&ch. ?ers*Sr»>^"S 4@s einen und des anderen Einflusses·

Die Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest die den Daueraagnetring aufweisende Eupplungshalfts drehfest mit einem Lufter verbunden ist, insbesondere selbst liutterflachen tragt, nand daß die andere 3£applungshälfte starr mit der Antriebswelle verbunden ist. Letztere kann beispielsweise die Welle einex Lichtnaaschine sein_s vor oder aiÄCß hinter valcher — in JLasinrGisriehtniiig gesehen — Lüfter TSTtü iofVerflachen angeordnet sind· Infolge der hohen Drehzahl der Jatriebsvelle wird die angetriebene Snppiuagshalf te j, welche zugleich auch die geringere Drehm&sae

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gut gekühlt· Sis mitgenommene Eupplungshälft© kommt nur auf eine niedrigere Drehzahl, was wegen der größeren Brehxasse von dauermagnet mit Lüfter günstig für den Leistungs-▼erbrauch ist. Wirkungsgrad und Ansprechgeschwisiaigkeit des !Regelkreises sind dementsprechend hoch.

Vird eine erfindungegemäße Hagnetkupplung in Anströmrichtung hinter der Lichtmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordnet, diese selbst also durch die oitgenonaaene Eupplungshalfte asynchron angetrieben, so 1st die Drehzahl der Lichtmaschine auf Grenzwerte bsw. -bereiche beschrankt, bei denen der Verschleiß erheblich geringer ist als im Falle starr enge» trlebener, auf sehr hohe Touren kommender Lichtmaschinen· Ist jede der Kupplungshälften drehfeat mit einem Lüfter verbunden, dann bewirkt die stindig umlaufende Süpplungshäifte elae Madest- odar Dauerkühlung, welche dank d©r tssiperaturabhängig gesteuerten Kitnahae der anderen Kiipplungshälf te bei höheren 2emperaturen durch eine zusätzliche BShlung ergänzt werden kann· üaf diese Weise läßt sich die Kupplung nach der Erfindung in einfachster Weise als Hiniimas-Haximum«-· Hegler benutzen«

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Semperaturfühler als aa Umfang des BauennagnetriiLges anliegender Hing ausgebildet ist· Torsugs^eise -asgibt letzterer den Bauermagaetring außen, so daß sine -unsittelbare Jnstr durch das Strösungssediuia gesichert ist- Greift der

dem Hagnetring und die zugehörige Bäckflußscheibe

hinweg, Su bewirkt er im magnetisch leitenden Zustand un- I mittelbar einen Kurzschluß und damit eine hervorragende Hegelcharakteristik· Im Bedarfsfalle können auch andere Anordnungen des Bingfühlers vorteilhaft sein, insbesondere !wahlweise oder zusätzlich an. dem magnetisch bzw· elektrisch leitenden Element der anderen Kupplungehälfte·

Günstig ist es insbesondere, wenn der Bingfühler in einta

ein weiteres Strömungsmedium umlenkenden Gehäuse gefaßt 1st« I

Dies ermöglicht eine direkte Beaufschlagung beispieleweise

durch die im einfachsten Falle mittels eines Rohrttutzena zuführbare Kühl- tider Abluft eines Motors.

Der Singfühler, sein Gehäuse und/oder das HalterungsgebJuet für den Dauermagnetring kann am äußeren Umfang mit Schaufelrippen versehen sein. Diese Anordnung gewähr leistet, daß der Sog des Hauptlüfters unterstützt wird, wodurch die Strömungsverhältnl8se und damit der Wärmeübergang zum (temperaturfühler noch verbessert werden·

Räch der Erfindung ist ferne? vorgesehen, daß das dem Dauermagnetring gegenüberstehende, elektrisch oder magnetisch leitende Element der anderen Eupplungahälfte Strömungsrippen aufweist. Die hierdurch erzielte zusätzliche Führung des Strömungsmediums ergibt einen verstärkten Hegeleffekt und gleichzeitig einen verbesserten Wirkungsgrad. Die Strönungs-

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rippen können einstückig mit dem leitenden Element oder mit einer BiickschluSscheibe sein· Sie letstere Ausführung ist für Asjnchronitäten bin za etwa 2000 U/min· geeignet· Die Yerrippung des magnetischen i&senrOckschlusse· genügt« um eise B^raterese·» und/oder Virbelstromerwärmung su unter» drücken* Für AeynchronitaVfcen von über SOOO π/min. lit et ▼ortelXa&ft_f wc2iri eine verrippte Kupfersclieibe auf der dem Eühluf teintritt zugewandten £ eite angeordnet und mit der Vlrbeistromechelb» verlötet ist« was eine besondere schnei* Io Ableitung der entstellenden Warme bewirkt»

Efine intensive Kühlung und eiine weitere Verbeiierung der Strönungsführung ist erreichbar, wenn der Band &9M lei· tonden Clement es Schauieli lachen trägt· Außerdem ergibt sich dadurch die Möglichkeit „ mittels geeigneter Anordnung bzw. Ausrichtung der Leitflächen zueinander und in tfesug auf den Lüfter bzw· auf die StrSmungerlppen eine Vez*wirbelung des StrSnrungeiaedlume eu erzielen, die su einem stärke« ren und rascheren Wärmeübergang beiträgt·

Eine etrSiDungemechanlsch besonders yorteilhafte Anordnung ist nach der Erfindung gegeben, wenn wenigstens die ©iaen Strömungsmedium ausgesetzte oder zugewandte Kupplunfsshälfte Auespairungen zum Durchtritt des Ströimingsmediume auf* weist« Dies bedeutet, daß daüt Ströimingemedlum nicht nur

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die ein*, vorzugsweise die antreibende Kupplungshälfte anströmt* sondern auch zwischen, den beiden Eupplungshälften hindurchgeführt werden kenn. Dadurch ist ein besonders in· tenslver Varmeaustausch sichergestellt·

besonders wichtig· Veit*rtillung, für die selbständiger Schute in Inspmch genoMAn idLid, iet nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß daci leitende Element als Virbcl» •troBscheibe ausgebildet ist * Tor der dem Bauermagnetring zugewandt eine S^fitereseseheibci angeordnet ist» vorzugsweise im Wärmekonttkt ία ihr« 331eoe Eonstruktion ermSglleht es, die ^retereße-CharakterifltllE mit der Virbelstrom-Gharakte?» ristlk nach Bedarf zu komblniei*en· Je nach geometrischer in» Ordnung* Volumen und J!aterials1;arke ISBt sich auf einfach· ate Weise jede geforderte ^pplungs&ossllnle erzielen_e Sine geringe Dicke bzw. ein kleines Volumen der Sjsteresescheibe hat zur Folge, dafi ein Ifystecreiiieeinfluß nur im unteren Dreh* zahlbereich stattfindet, wäbirend im oberen Srehzahlbereich die Abtriebsdrehzahl dank der Uirbeletromechelbe mehr oder weniger kontinuierlich zunimmt» Sin groBes Volumen bzw. eine große Mcke der Byatereseeciiei'tie steigert deren Einfluß, so daß bei höheren .Antrlebsdrehzalülen die Abtriebsdrehsahl nur noch geringfügig ansteigt ₉ weil kaum noch Feldlinien bis zur Wlrbeletromacheibe gelangen. Die Bystereseechelbe kann selbst den {Oemperaturfühler bilden oder zusätzlich zu ihm

vorgesehen sein» DiQ Gestalt der Scheibe ist von lanter» geordneter Bedeutung,, sie kann beispielsweise bei Zentral» drehkapplungen wie üblich durch einen Hing ersetzt sein.

Bei allen Ausführungsformeri der erf indungsgemäßen Kupplung 1st es ferner möglich* daß zwischen den beiden Kupplung*— hälften in an sich bekannter Weise eine !trennwand aus nicht« magnetisierbarer Werkstoff angeordnet 1st« Sie Möglichkeit aer berührungslosen Mitnahme bei wirtschaftlichen üaftspalten von beispielsweise 2 bis 5 mm erlaubt es, durch üiöhtmagnetische Wandungen hindurch aus geschlossenen Systemen ein Drehmoment au übertragen· Dies gestattet es_s die Kupplung auch bei unterschiedlichen Strömungsmedien auf beiden Seiten zu verwenden» Beispielsweise ist eine Benutzung zur Übertragung der Drehbewegung von Flüsiaigkeits- oder Gaszählern aus dem NaB* in den Trockenraum möglich; Ferner kann das Strömungsmedium nur auf einer Seite angeordnet sein 2 so daß die Kupplung bei Vakuumanlagen,, Pumpen ₉ Kompressoren Uo dgl» eingesetzt werden kann» Insbesondere 1st es möglich, diejenige Kupplungshälfte, welche den Temperaturfühler trägt_t im Kreislauf einer Flüssigkeit«, Z₀B. Ul oder Wasser, anzuordnen und so von deren Temperatur zu beaufschlagen»

Weitere Herkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich

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aue der folgenden Beschreibung von iu8fÜnrongs1»«iepi*X«n anhand der Zeichnung«. Darin »eigen:

Hg· 1a ein PrinsipBcheaa des infbacaee ttnd

· 1b typische 3)rehmoaent-Breh»ahl->lCfmnl 1n1 en einer Hyetereiekapplung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2a ein Eriütpschema des ixCTbau·· tmd

Kg, 2b typische

einer. Wirbelst^omkapplung nach dem Stand äer

bis 6 Prinsipschemata des Aufbaaös verschiedener Äusfüärungsformen einer erfinduagsgemäßön Wirbelstrositaipplungg

Pig, .? eine Schnittansicht einer Aasführungeförm ent-B|>rec2iend Hg. 3 einer erfindmigsgemäßen in Verbindung mit einem

Jig«, 8 eine Schnittanflicht ähnlich .Figo 7 einer gegen»

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über Hg. 5 unit 6 ftbgewand*lt«ii

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bindung mit einem LQf ter?

Tig· 9 eine ßchnittaneicht Snnlidi Tig· 7 einer jTindnngsgei&äBtn Hy«tereaeJcupplmig In dang ait einem

. 10 imd 11 Sehnittjsnsichten einer Eapplatigehllfte einer erf indungsgemSSsn fcoiibinierten Wirbeletroajtaipplnng und

JIg. 12 As7nchrGiJ.tgt8~l£ennIinien TerecÄiedeävr

einer

In Fig. 1 und 2 sind aerköjmlicne ilagnetkupplungen 21 und ihre Brehmomentfcennlinien scheaatiech dergeetellt, Sie in Fig. 1a gezeigte Ha^aetlcapplung 21 ist eine Hysteresekupplung* Die antreibende Kupplungshälfte 22 weist eine Antriebswelle 24- auf ^ die mit der Drehzahl n«. umlauft und eine leitende Scheibe 25 trägt * welche aus magnetisch leitendem Material besteht. Sie getriebene Supplungshalfte 23 hat einen Dauensagnetriae 28 mit einer Backschlußplatte 29« welche den Hagnetring 28 auch am Umfang umschließt und mit

Abtriebswelle 27 starr verbunden ist. Letzter« läuft mit der Abtrlebsdrehsahl ng um. Sie Kupplung ist im ausgerückten Zuatand dargestellt, in Wirklichkeit ist der Luftspalt •wischen den beiden Zupplungenälften 22, 23 in eingerückten Zustand sehr klein; er liegt in der Größenordnung von 1 au· Sie «ugehörige Srehmoment-Srehsahl-Kennlinie ist in Kg. 1b schematisiert, ilen sieht» daß von einer Kindest-Srehsahl-Slfferens/jn. · Dj - ng ab das übertragene Drehmoment K im weiten Bereich genähert konstant bleibt· Sie für kleineren Saftspalt geltende 52tta 13a lä&t die stärkere Mitnahme gegenüber der für größeren luftspalt geltenden Kurve 15b erkennen·

_M Ia Pig. 2a ist eine herkömmliche Wirbelstromkupplung sehematiech dargestellt«, Diese Hagnetkupplung 21 besteht wiederum aus einer antreibenden Eupplungehälfte 22 und einer getriebenen Snpplungshalfte 25, Auf der Antriebswelle 24» der antreibenden Kapplungshalfte 22 sitst eine elektrisch leitende Scheibe 25 und eine wsichmagnetische SuckschluBscheibe 26_O Die Abtriebswelle 27 £βί? getriebenen Sapplungshalfte 25 weist wiederum ein ßäckischlußgehäuse 29 mit einem Däuermagnetring 28 auf« Wie aus Pig. 2b hervorgeht ₉ läßt sich tait einer ¥irbelstroiakuppluEg auch bei größerer Drehzahldif f erenz^n » &^ - ng ein groBöres Brehmoiaent N übertragene wobei der KennlinienverlaiQx wiederum vom 3Jaftspalt₉ vor allem

aber von der Dicke der elektrisch leitenden Seheibe 25 abhängt· Diese besteht vorzugsweise aus Kupfer oder aus Aluminium* Kurve -14a gilt für eine kleine Dicke der Kupferscheibe 25 „ beispielsweise 1 mm, Kurve 14b für eine mittlere Dicke von beispielsweise cam und Kurve 14c für starker« Scheiben 25 von beispielsweise 3 mm. Bei beiden Arten von Magnetkupplungen 21 wird.der Wirkungsgrad bzw. die Kitnahme ferner von den äußeren Abmessungen und den StrSmungsverhältnisoen beeinflußt.

Die erfindungsgemäße Hagnetkupplung unterscheidet sich von den herkömmlichen Kagae^kupplungen in erster Linie dadurch _s daß wenigstens eine der Kupplungshälften 22₀ 23 einen im Betrieb einem Strömungsmedium ausgesetzten Semperstrurküiiler 31 aus einem weichmagaetischea „ usimagnetisierbaren Werkstoff ₈ beispielsweise einem Siermoferrit₅ aufweist_o Xn den Figo 3 bis 6 sind schematises mögliche Ausführungsforsien einer erfinmmgsgeaäSen Wirbelstromkupplung geseigtj auf welche die Erfindung jedoch nicht beschrankt ist» Zwischen den beiden Eupplusgshälften 22_$ 23 einer Eagaetkupplxmg 21 nach der Erf indäag kann eine Sresmwand 40 aus einem nicht magnetisierbarer Werkstoff angeordaei; sein_s doch ±st dies nicht erforderlich= Bai der Inoröimng gemg.S Hg« 3 ist der Semperaturkühler 31 als Bizig ausgebildet _s -selcher den Dsuer=· aagnetring 28 izn-S. die ^k;kscliluBsclieil>e 29 der gstricf..

Huppltsngshalfta 23 umschließt_o Der Hingfüoler 31 stellt daher einen direkten Kurzschluß im magnetischen Ereis dar ₉ solange er selbst magnetisch loiteed ist. Dies ist unterhalb der Curie temperatur der FaIl₃ welche bei spiele« veise bei etwa 9Q°C liegen kann. Wird dieser Punkt erreicht oder überschritten ₉ so wird der Semperaturköhler 31 Gßgnetiscii nichtleitende Die xoagnetieche ^aergie kann dann zur leitenden Scheibe 25 ungehindert hindurchtreten, so daß eine naxiiaiale synchrone Mitnahme stattfindeto

M- zeigt, daß der Singfuhler 31 auch nur den Dauermagnetring 28 TiBachließen kann* während die Rückschlußplatte

sA über dan Hinsfühlcr 31 hiaaueragt

Bei der Ausfüärisngsfoz-m gexcaß Pig· 5 umschließt der fühler 31 die elektrisch leitende Scheibe 25 und die weichmagnetisch© Suckschlußscheibe £5 de? antriebenden Kupplungahälfte 22» Ia magnetischen Kreis bildat der Ringfühler 31 hierbei ein in Serie geschaltateo oder Beihenelemez&t^ dessen magnetischer Widerstand bsw* dessen aagaetische Leitfähig·=» keit die 2ra£tflußdic&te bestimmt.

Sine kombinierte Anordnung ist in 2?lg. 6 gezeigt. Dort hat sowohl dia antreibende EupplungshHifte 22 einen

31 als auch die angetriebene Eapplung8h£lfte 23 eines. Sing* fühler 31*· Im gezeichneten Ausfuhrungsbeispiel umschließen beide Bingfühler 31» 31* die ihnen zugeordneten Elemente ihrer Eupplungahälfte. Se ist aber festzuhalten, daß ea genügen würdet einen Eingfühler 31 bzw« 31' auch nur eines dieser Elemente umgeben «u lassenjetwa nach Art der Anord· nung gemäß Fig. 4· Man erkennt ferner ans Mg. 6, daß die geometrische Storm des Singfuhlera 31 oder auch yi* den verschiedensten Bedürfnissen angepaßt werden kann· Die geseichn'eten Falle von Eechtect- und Dreieckquerscbaitt lassen sich daher beliebig abwandeln.

]?ig· 7 x*igt eine mögliche konstruktive Ausführung einer erfindungs gemäßen Hagnetkupplung 21₁ welche im Frineip der Anordnung gemäß SIg. 3 entspricht und mit einem lüfter 32 verbunden ist. Auf der Welle 24 der starr angetriebenen Nabe 33, beispielsweise einer Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges, sind kugellager 42 angeordnet» Der Außenring der Kugellager 42 bildet, wie gestrichelt angedeutet, praktisch die Antriebswelle 2? der getriebenen Supplungshalfte 23. Letztere weist ein Gehäuse 43 auf, das beispielsweise aus Aluminium oder einer Leichtmetallegierung besteht und den Dauermagnetring 28, die Kückschlußscheibe 29 und' einen die Elemente 28_? 29 umschließenden Bingfühler 31 aufnimmt« Das Gehäuse 43 weist am Außenumfang Schaufelrippen 36 auf _t

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die den Wärmeübergang zum Singfühler 31 verbessern*

angetriebene Eapplungshalfte 22 ist als Wirbelstromelement aasgebildet» Dem Iteuermagnetrlng 28 sowie dem Singfühler 31 gegenüber ist die elektrisch gut leitende Scheibe 25 angeordnet, welche auf ihrer Rückseite, daß heißt in Sichtung zu einer durch dicke Pfeile 19 angedeuteten Xaltluf tstromung» mit ά/Βτ Buckschlußscheibe 26 im Wärmekontakt verbunden ist· Die Eückscliiaßscheibe 26 ist auf der antreibenden Welle 24- bzw· im Innenring des Kugellagers 42 durch eine Befestigungsmutter 4$ drehfett gehaltert <. Außerdem ist die BückschluSscheibe 2? einstückig mit Strömlings- bzw. Kühlrippen 37, die von der laltluftstrSmung 19 direkt angeströmt verden· Im schrägen, rippenlosen Innendurchmesser weist die BiickschluSschelbe 26 Juomsparungen 41 auf „ durch welche die Kaltluft strömung 19 zwischen die beiden Kupplungsh&lften 22, 23 eintreten kann· Der überstehende Hand der Wirbelstromscheibe 25 weist !deine „ direkt in der Kühlluftströmung 19 liegende Schaufelrippen 36 auf« Me Lüfterflächen 34- des Lüfters 32 können in einem Anstellwinkel zum Badius des Lüfters 32 angeordnet sein_e Diesem gegenüber steht ein Begrenzungsring 44, der ; die Luftströmung aufnimmt»

Die Ausführung gemäß £ig* 8 entspricht weitgehend dem Aufbau

der Anordnung nach ?ig· 7· Auf der Seite der antreibenden Kupplungsliälfte 22 ist bei der Anordnung gemäß Pig» S ein Bingfühler 31 vorhanden _t der die Bückschlußscheiben 26 umschließt, also anströmseitig nahe dem Außenuafang der ¥irbelstroisscheibe 25 sn dieser anliegt· Auch die getriebene Supplungsbälfte 25 ist Fit eines Ringfühler 51' versehen, der is» Wärmekontakt mit einem Gehäuse 55 steht, das einstückig mit dem Halterungsgehäuse 45 für den Dauermagnetring 28 Tand die Bückschlußplatte 29 ist· Das äußere Ge-'oäuse 35 weist Leitflächen 50 auf und bildet einen Tialenkring für eine scheiaatiech mis Doppelpfeil 20 eingezeichnete Warmluft strömung j die durch einen Rohrstutzen 46 im Begrensungsring 44 zugeleitet wj.rd_s s. B, "rom Kraftfahrzeugmotor her.

Auch die Ausfülirungsforai gemäB 2?ig. 9 ähnalt der Anordnung nach 3?ig. 4_e Die angetriebene Kupplungshälfte weist hier jedoch statt der Wirbelstromscheibe und der weichmagnetischen Hückscla3.ußsch3ibe eine I^steresescheibe 39 auf _t die an einem aeiitrischen Weiehsisenring 47 befestigt isto Anströmseitig ist eins Eupferscheibe 48 angeordnet_t welche die Sühlrippan 3? sowie die Schaufelflächen 38 trägt. Eine derartige, beispielsweise etwa scbaienförmige Kupferschein be 48 kann obenso bei dar Ausfüb^ung gemä gFig» 8 aaströaseitig vor der Rückschlußscheibs 26 und der Wirbelstromscheibe 25 vorgesehen sein»

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* 10 und 11 soigen Schnittanaichten der antreibenden jsgshälft© 22 einer als kombinierte Bysterese-/Wirbelstrom-Kupplung ausgebildeten eriindungsgemäßen Magnetkupplung 2i. Die Ausführungsform gemäß Fig· 10 ist fur Asyncaronitäten von "beispielsweise etwa 2000 TJ/min geeignet.. Die mit den Eünlrippen 37 einstückige Eisenrückschluss scheibe 26 trägt auf einem Grund 49 die Wirbeletromscheibe 25 j vor der sich, nocä eine dünne Bysteresescheibe 39 befindet _o Hiervon unterscheidet aicn die Ausführung gemäß Pig· 1i noch dadurch,, daß die Bückschlußscheibe 26 - statt selbst mit den Kühlrippen 37 einstückig zu sein - von ei· ner topf-formigsn Eapferscheibe *5-8 umschlossen ist₈ welche ihrerseits einstückig mit den Stromungsrippea 57 isto As usifang ist di© Mipferscheib© QQ mit der Wirbelstromscheibe 25 verlStete Diess Anordnung ermöglicht eine besonders intensiv·© Ablei'timg der Hysterese·= baw_e Wirbelstromwärme_e

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so daS sucli ^isyachroaltäten von üb©r 2000 U/adn eine aus«

reieiieude Kxhlyjag sicb.S2?gestellt ist«

Bis Sasessuiig "der Supplungsteils "unter-liegt den jeweiligen Bs&ürfraisess* Stit Verwendung ale oder für Lüfter von Sraftfahrssugsiotoren genügen erfindungsgemäße Hagnötkuppluagea 21_B dersa ÄuSsnaurclüsesser 5ji der Größenordnung von iOO um liegt« Bar A'dfsau kann daher außerordentlich kompakt In₅ onas öaB die Jsnlcöioii der temperaturabhangig steuer-

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baren Magnetkupplung 21 im geringsten beeinträchtigt würde·

Beispiele für nach dem Brfindungsprinsip erreichbare Kennlinien sind in Fig» 12 dargestellt. Di· Kennlinien 16, 17 und 18 geben en, in welchem Umfange Anweisungen von einer Grenzlinie 15 auftreten. Man sieht, daß die Abtriebsdrehzahl ng bei einer starren Antriebsverbindung stets gleich der .Antriebsdrehaahl n^ wäre, was durch die Gerade 15 dargestellt iat. Die Kurven 16a und 16b gelten für erfindungsgemaße Wirbelsteciafcttppiungen, und zwar die Earve 16a für eine Kupferdicke von 1 mm und die Kurve 16b für eine Kupferöicke von 3 sau EL© Kurven 17 geben den Kennlinienverlatif einer er-finiamgsgsaaSen S^steress3™pplims wieder xmä. awar die Kurre 17a für Byateresescheiben von *üm Sicke WL& die Surre 1?b für ^ysteresescheiben von 1 ma Dicke. Aus den £or?en 18 ersieht man, daß durch die erfindungsge- mä&e Kombination von ^rsterese- mit Wirbelstromscheiben s-Vich. Z-tfiSGli82ibsrsich53 realisierbar sind. Die Kurve 18a entspricht; einer Hischkupplung, deren Bjsteresescheibe 1 ism. uad deren ¥irbelstromscseibe 3 sna dick ist· Die Kurve ISb seigt den ?srlav-f einer Kennlinie, welche eine Mischkupplung wlt einer Bystereseseheibe von beispielsweise 2,5 isi und einer Eupferscheibe von 1_t5 raa besitzt. Sas der Fig» 1g seigfc augenfällig, daß sich mit der

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erfindungsgemäßen Magnetkupplung außerordentlich große AsynchronitMtezuJn 5 η. - n₃ erzielen lassen, die beispielsweise bei einer Astrlebedsehsahl n- - 8000 U/min in der Größenordnung von 2000 bis 6000 Ü/Kin liegen können.

Wenngleich vorstehend die erf indu&gsgemaß· Kupplung anhand von Anwendungen als oder für Kühlluft er besehrieben wurde, ist festzuhalten,, daß auch der Einsat* bei Warms tr Smu&gen, χ. B. als oder für Warmluftgebläse· mit entsprechenden Vor« teilen in Betracht kommen kann. Zweckmäßig wird als Werk· stoff des Otemperaturfuhlers in diesem Falle ein Shermoferrit mit tief, jedenfalls unter der Soll-Betriebetemperatur liegendem Curiepunkt gewählt.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichmsng hervorgehenden Merkmale und Torteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten, Yerfahrensschritte und. räumlicher Anordnungen,, können sowohl für sich als auch in bsliebiger Sombiaatioa erf inäaagewes entlich sein.

Claims (1)

1. β 121 - Qti/Bs.

   s ρ.γ ü.c^h βο Magnetkupplung äur tJbertragung von Brettwmsnten mit einer ' angetriebenen uad einer temperaturabhängig mitgenommenen

   {, deren eine einen iaeferpoligea Dauermagsiet: süt lölckschlußplatte aufweist ₉welclier auf ein elektrisch und/oder iaagaetisoh leitendes Element ₉ insb«- sondere ©Iss. Sc&eib© der andersn Kupplunsshälfte einwirkt₈ dadurch 'ge-kennseichnet _e daß wenigstens eiae KupplwngaSiälftQ (s_eBo 22) einen is Betrieb • einem StrdsssangsisediTajiä (19) sBasgosetaton Sa5q?©rßturfübler

   BXLB einem v/eicbäagaetiscksn,, «samagaetisierbären Werkstoff-, L- beispielaweiee einem

   ( y

   Magnetkupplung nach Anspruch 1_S sur Verwendung vor allem als oder für Lüfter, dadurch gekennaeicSxnet daß der Seiaperaturfühlsr (31) als Kwrsschluß iia magneti« sehen Kreis .____--_. __, — .-- -.-.

   5· iiagnetkupplung nach Anspruch 2, dadurch g © Ts. θ η a zelch.net , daß sie die Habe (55) eines Lüfters (52) bildet oder in einer solchen derart angeordnet ist, daß der temperaturfühler (51) im Betrieb direkt von dem Strömungsmedium (19) angeströmt ist

   r a

   4. Magnetkupplung nach Anspruch 2 oder 5« dadurch gekennzeichnet _f daß die den Bauermagnetring (28) aufweisende Kupplungshälfte (25) drehfeet mit dem Lüfter (52) verbunden ist» insbesondere selbst Lüfterflächen (54) trägt, und daß die andere Kupplungshälfte (22) starr mit der Antriebswelle (24) verbunden ist _v

   5. Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4_t dadurch gekennzeichnet _t daß der Temperaturfühler (51) als am Umfang des Dauenaagnetringes (28) anliegender Hing ausgebildet

   6· Hagnetkupplung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Kingfühler (51) in einem ein weiteres Strömungsmedium (20) umlenkenden Gehäuse (55) gefaßt ist,

   7. Jiagaetkupplung nach Anspruch 5 oder 6_t dadurch gekennzeichnet * daß der Hingfühler (51) sein

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   Gehäuse (35) und/oder des Halterungegehäuses <Α·3) für den Daueraagaetriiig (28) as äußeren Umfang ait Schaufel· rippen (36) verseilen

   8· Magnetkupplung nach eine» der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das de» Dauer»agn*tring (23) gegenüberstehende, elektrisch oder magnetisch leitende Element (25) der anderen Knpplungshälftt (22} Stronrungsrlppen (37) aufweist·/

   9ο H&ngetkapplung nach Anspruch 8_S dadarch gekennzeichnet » daß die StrSanngsrippen (37) ·einstückig siit des leitenden Element (25) oder alt einer SäckschluB» scheibe (26) sind» _r

   iO, Hagaetkupplisng nach ,Anspruch 8 oder 9« dadurch gekennz'e lehnet _Φ daß der Hand des leitenden Elementes (2$) Schaufelflachen (38) tragt*/

   „ Hagnetsapplimg nacii einea der insprüche 1 bis 1O₅ dadurch gekennzeichnet ₉ daß wenigstens die ©inea StrÖErongsmacliuja (Ί9) ausgesetzte cder augewaftdte Supplungshalfte (22) Aussparungen (41) sum Durchtritt des Strö-(Ί9)

   691716t

   inebtsonder· naoh «intm dtv

   8 bit 11, dadurch sakeuat« iohmt , dftft daa leitend· Element (25) &1· Viibelttpwuchtib· tttlftbildet 1st» vor der dem DeuereAgnetrine (2Θ) t •ine ^fMtereeesolieibe (39) angtotdaet let« im WSrme3conta3ct su ihr.

   13. Kagnetkupplting nach einem der vorgenanaten dadurch gekennzeichnet , dall swiechen den beiden £upplungehälft*n (22, 25) in an eich bekannter Weis© eine trennwand (40) aus niohtnagnetiaierbarem

   Werkstoff angeordnet ist.,

   Hagaetkupplung wenigstenu naoh einem der Aneprüche 2 bia 4, dadurch gekennzeichnet , da£ jede der Kupplungehälften (22, 23) drehfest mit einem Lflfter rar* bunden ist, insbesondere selbst Ififterflachen trSgt..