DE744201C - Elektromagnetische Kupplung - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kupplung, bei der ein Teil ein mit durch Gleichstrom erregten Magneten versehenes Polrad ist und der andere Teil eine Wicklung hat, in welcher ein :dem Schlupf zwischen treibendem und getriebenem Teil entsprechender Wechselstrom induziert wird, der nach Gleichrichtung zur Erregung des Polrades benutzt wird. Erfindungsgemäß speist der durch den Gleichrichter erzeugte Gleichstrom eine Feldwicklung einer besonderen Erregermaschine, welche zur Lieferung des Erregerstromes für das Polrad dient. Durch die Verwendung dieser besonderen Erregermaschine gelingt es, auch im unteren Drehzahlbereich ein höheres Drehmoment zu übertragen als bei Anwendung solcher bekannter Anordnungen, bei denen zur Erregung des Polrades unmittelbar der Gleichstrom dient, welcher durch die Relativbewegung der beiden Kupplungsteile erzeugt wird. Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
• Fig. i zeigt schematisch eine bei einem Dieselmaschinenschiffsantrieb verwendete elektromagnetische Kupplung, und in Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher das übertragene Drehmoment unabhängig von der Drehzahl ist.
• In Fig. i ist mit i die Antriebswelle bezeichnet, die beispielsweise mit einer Dieselmaschine verbunden ist. Mit 2 ist die angetriebene Welle bezeichnet, mit welcher der Schiffspropeller verbunden ist. Fest auf der Antriebswelle i ist ein Rotor 3 befestigt, dessen Rotorwicklung q. mit Schleifringen 5 verbunden ist. Aäf der getriebenen Welle 2 ist ein Drehkörper 6 befestigt, auf welchem eine Vielzahl von Polen 7 befestigt ist, denen jeweils eine gleichstromerregte Feldwicklung 8 zugeordnet ist. Der Gleichstrom wird diesen Feldwicklungen durch die Schleifringe 9 zugeführt. An die Schleifringe 5 sind die Widerstände =i und über die Leitungen =o ein Gleichrichter 12 angeschlossen. Dieser Gleichrichter kann vorzugsweise als Trockengleichrichter ausgeführt sein. An die Gleichstromseite des Gleichrichters 12 ist eine Regelfeldwicklung 13 angeschlossen, die einem Gleichstromgenerator =q. zugeordnet ist, dessen Anker 15 auf der Antriebswelle befestigt ist. Der vom Generator Tq. erzeugte Gleichstrom wird durch die Leitungen-z6-über die Schleifringe 9 den Feldwicklungen 8 zugeführt.
• Die Anordnung arbeitet folgendermaßen. Wenn man annimmt, daß die zusätzliche Feldwicklung 27 des Generators =q. aus der Batterie 28 gespeist wird, werden die Feldwicklungen 8 vom Generator 14 aus mit einem Gleichstrom bestimmter Höhe gespeist. Bei belasteter Welle 2 schlüpft der Drehkörper 6 und die damit verbundenen Feldwicklungen 8 gegenüber der Rotorwicklung q.. Die Größe des Schlupfes hängt von dem übertragenen Drehmoment ab. Der Schlupf ist also von den Änderungen der Propellerbelastung abhängig. Es werden daher in der Rotorwicklung .f Wechselströme induziert, die im wesentlichen dem Schlupf proportional sind, solange das Grenzmoment noch nicht erreicht ist. Diese mit Hilfe der Schleifringe 5 dem Gleichrichter zugeführten Ströme werden gleichgerichtet und der Wicklung 13 zugeführt. Dementsprechend wird die Spannung des Gleichstromgenerators 14. entsprechend der Spannung geändert, die an der Wicklung 13 herrscht. Der vom Generator 14 gelieferte Gleichstrom ist daher im wesentlichen proportional den Stromänderungen, die sich aus der Gleichrichterschaltung ergeben. Die Feldwicklungen 8 werden somit von einem Gleichstrom gespeist, der proportional dem Schlupf zwischen der getriebenen und der antreibenden Welle ist.
• Bisher wurde die Feldwicklung 8 im wesentlichen mit einem konstanten Strom ohne Rücksicht auf die veränderlichen Wellendrehzahlen und ohne Rücksicht auf das bei der Kupplung erforderliche Drehmoment gespeist. Es ergaben sich dementsprechend, insbesondere bei den niedrigen Drehzahlen der Dieselmaschine, erhebliche Verluste. Diese Verluste lassen sich mit der neuen Anordnung verringern.
• Welche Ersparnisse sich durch die Erfindung erzielen lassen, ergibt sich im einzelnen aus folgender Überlegung: Es sei angenommen, daß die Dieselmaschine bei normaler Geschwindigkeit eine Leistung von iooo PS abgibt und die Verluste der Kupplung 30 PS betragen, von denen 15 in der Rotorwicklung und 13 in den Feldwicklungen entstehen. Wird nun mit halber Normalgeschwindigkeit gearbeitet, so beträgt die Leistung nur 1/" d. h. 125 PS. Die Verluste an den Feldwicklungen 8 würden aber bei fremderregten Polen nach wie vor 15 PS betragen, wogegen die Verluste in den Rotorwicklungen 4. etwa 1/s, also etwa :2 PS, betragen würden, so daß sich ein Gesamtverlust von 17 PS ergibt. Bei Anwendung der Erfindung, also bei Erregung der Pole durch den Generator =q., entstehen auch in den Feldwicklungen 8 nur Verluste in Höhe von 2 PS, so daß der Gesamt-'_.yerlust q. PS beträgt. Die Gesamtverluste sind ;,,also von 17 PS auf q. PS herabgesetzt. Selbstverständlich kann die antreibende Welle mit den Feldwicklungen 8 und die getriebene Welle mit den Rotorwicklungen q. ausgerüstet werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Auch kann man die Rotorwicklung q. so anordnen, daß sie die Feldwicklungen 8 umfaßt oder umgekehrt.
• Durch Einschaltung des Generators 14 ergibt sich die Möglichkeit, den für die Speisung der Wicklungen 8 erforderlichen Gleichstrom leicht ohne große Verluste zu erreichen, da der Wirkungsgrad von Trockengleichrichtern nur etwa 5o0/, beträgt.
• Bei der in Fig. i dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Erregermaschine =q. fest mit der Antriebswelle i verbunden, so daß sich ihre Spannung proportional mit der Drehzahl der Antriebswelle ändert. Das hat zur Folge, daß die von dieser Erregermaschine erregte Kupplung bei kleineren Drehzahlen nicht in der Lage ist, das Vollastdrehmoment zu übertragen. Um diese Abhängigkeit der Kupplung von den Drehzahlen der Hauptwellen zu beseitigen, kann die in Fig. 2 dargestellte Anordnung verwendet werden. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Erreger-. maschine 30 ist in diesem Falle getrennt aufgestellt; sie wird mit konstanter Drehzahl, z. B. von einem Elektromotor, angetrieben. Mit 31 ist die über den Gleichrichter 12 gespeiste Feldwicklung der Gleichstrommaschine 3o bezeichnet. Die Erregermaschine 30 wird in diesem Falle als Zusatzmaschine zu einer außerdem vorhandenen Fremderregerquelle 33 verwendet. Sie gibt eine Zusatzspannung ab, die mit dem Schlupf der Kupplung wächst, so daß bei geringem Schlupf, also bei geringem übertragenem Moment, die Kupplung von der Fremderregerquelle schwach erregt wird, während diese Erregung bei steigendem Drehmoment verstärkt wird. Dabei ist die Erregung nunmehr aber unabhängig von der Drehzahl, so daß die Kupplung auch bei kleinen Drehzahlen der Welle i in der Lage ist, ihr volles Nennmoment zu übertragen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE-: T. Elektromagnetische Kupplung, bei der ein Teil ein mit durch Gleichstrom erregten Magneten versehenes Polrad ist und der andere Teil eine Wicklung hat, in welcher ein dem Schlupf zwischen treibendem und getriebenem Teil entsprechender Wechselstrom induziert wird, der nach Gleichrichtung zur Erregung des PoIrades benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Gleichrichter erzeugte Gleichstrom eineFeldwicklung einer besonderen Erregermaschine speist, die zur Lieferung des Erregerstromes für das Polrad dient.
2. 2. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine von einem der beiden Teile der Kupplung angetrieben wird.
3. 3. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine unabhängig von der Kupplung mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. q.. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine mit einer zweiten, eine konstante Grunderregung liefernden Erregerstromquelle in Reihe geschaltet ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift ..... Nr. 612 422; österreichische --4269.