DE752009C - Elektromagnetisches Raedergetriebe - Google Patents

Elektromagnetisches Raedergetriebe

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Publication number
DE752009C
DE752009C DES145702D DES0145702D DE752009C DE 752009 C DE752009 C DE 752009C DE S145702 D DES145702 D DE S145702D DE S0145702 D DES0145702 D DE S0145702D DE 752009 C DE752009 C DE 752009C
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DE
Germany
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wheels
wheel
disk
transmission according
shafts
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Expired
Application number
DES145702D
Other languages
English (en)
Inventor
Carl-Theodor Dr-Ing Buff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens AG filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Priority to DES145702D priority Critical patent/DE752009C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE752009C publication Critical patent/DE752009C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Description

  • Elektromagnetisches Rädergetriebe Bei Rädergetrieben macht bekanntlich die Übertragung größerer Leistungen erhebliche Schwierigkeiten. Da die Übertragung der Kraft an den Zahnflanken nicht über größere Flächen, sondern theoretisch nur über sich berührende Linien erfolgen kann, wird die spezifische Flächenpressung sehr groß. Dies zwingt zur Verwendung sehr hochwertigen Werkstoffs und sehr genauer Bearbeitung, führt aber trotzdem zur Abnutzung, welche den ruhigen Gang und den Wirkungsgrad der Getriebe auf die Dauer erheblich beeinträchtigt. Man kann diese Abnutzungserscheinungen in bekannter Weise dadurch vermeiden oder jedenfalls sehr wesentlich mindern, daß man die unmittelbare mechanische Kraftübertragung von einem Rad auf das andere durch eine magnetische Kraftübertragung ersetzt, also den magnetischen Zug als Übertragungskraft einführt, so daß die beiden zusammengehörenden Räder überhaupt nicht in Berührung zu kommen brauchen. Hierzu kann man entweder Getriebe mit ineinandergreifenden Zähnen verwenden, wobei die Zähne einem Stirnradgetriebe angehören, dessen Bewegungsrichtungsebene mit der Ebene der magnetischen Kraftlinien zusammenfällt oder aber die Räder mit so kurzen Nocken versehen, daß diese aneinander vorbeigleiten können. Diese Vorschläge scheitern daran, daß infolge der nur kleinen magnetisch wirksamen Flächen sehr starke Magnetfelder erzeugt werden müssen, für die dann ein entsprechend großer elektrischer Aufwand erforderlich ist.
  • Erfindungsgemäß soll die Weitergabe der Leistung von einem Getrieberad auf das andere ebenfalls durch elektromagnetische Wirkung ohne gegenseitige Berührung der Räder erfolgen, wobei jedoch zur Erzielung genügend großer übertragungskräfte wesentlich umfangreichere magnetisch aufeinander wirkende Flächen geschaffen werden sollen, als sie sich bei den bisherigen Vorschlägen ergeben. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, .daß die Räder an ihrem Umfang in Achsrichtung aufeinanderfolgende Ringkammern aufweisen, wobei die scheibenartigen Erhebungen des einen in die kammerartigen Ausnehmungen des anderen Rades hineinragen und die scheibenartigen Teile wenigstens eines der beiden Räder die Polkörper von Elektromagneten bilden.
  • Abb. i veranschaulicht den Erfindungsgedanken unter grundsätzlicher Verwendung der vom Bau elektrischer Maschinen her bekannten Gleichpolanordnung. Das kleine Rad K trägt eine Anzahl von Ringleitern L, die um den ganzen Radumfang herum verlaufen und von denen jeweils benachbarte in verschiedener Richtung vom Strom durchflossen werden. Zwischen die Lamellen des kleinen Rades IL greifen die Lamellen des großen Rades G, so daß sich der durch Pfeile angedeutete Kraftlinienfluß ergibt. Wird das Rad hin Umdrehung versetzt, so werden durch die von den Ringleitern L erzeugten Kraftlinien die Lamellen des Rades G mitgenommen. Werden die Lamellen der Räder K und G durch geschlossene Ringe gebildet, so ist hierbei ein gewisser Schlupf nicht zu vermeiden. Um diesen Schlupf möglichst gering zu halten, kann man in an sich bekannter Weise kurzgeschlossene Windungen oder Stäbe von hoher elektrischer Leitfähigkeit anordnen. Ist ein solcher Schlupf unerwünscht, so kann man am Umfang der Lamellen Einschnitte vorsehen, ähnlich wie sie in Abb. 3 gezeigt sind, so daß sich eine Reihe von ausgeprägten Polen ergibt und eine synchrone :Mitnahme der Pole des getriebenen Rades durch die Pole des treibenden Rades eintritt.
  • Abb. -z zeigt eine andere Anwendungsform derselben Gleichpolanordnung, welche unter Umständen die Anzahl der Ringleiter L zu vermindern gestattet. Hierbei werden die Kraftlinien zweimal oder mehrmals nacheinander abwechselnd über Lamellen des einen und des anderen Rades geleitet; dabei ist es notwendig, einen Teil der Lamellen, wie aus der Abbildung erkennbar, über _unmagnetische Tragstücke U abzustützen.
  • Abb. 3 und 4 veranschaulichen «-eiter die Anwendung des Erfindungsgedankens mit der ebenfalls von elektrischen Maschinen her bekannten W'echselpolanordnung in der Draufsicht und im Längsschnitt. Hierbei sind die Leiter nicht mehr ringförmig um den Radumfang verlaufend angeordnet, sondern stabförmig im wesentlichen parallel zur Achse geführt, also in grundsätzlich gleicher Anordnung und Wirkungsweise wie bei Feldspulen, Schleifenwicklungen, Wellenwicklungen und ähnlichen Anordnungen elektrischer Wechselstrommaschinen. Es bilden sich also am Umfang entsprechend der elektromagnetischen Erregung abwechselnd Nord- und Südpole aus. Der von den Leitern hervorgerufene Kraftfluß geht von den Stirnflächen der Pole des einen auf diejenigen des anderen Rades über und schließt sich im Joch des letzteren, wobei wiederum, wenn das eine Rad in Bewegung gesetzt wird, eine synchrone Mitnahme .des anderen Rades erfolgt. In Abb. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die am Umfang des großen und des kleinen Rades angeordneten Pole von ungefähr gleichen Abmessungen sind; stattdessen kann die Anordnung auch so gewählt werden, daß die Pole des einen Rades einen so großen Teil des Umfangs einnehmen wie zwei Pole des anderen Rades, so daß der Kraftfluß sich durch diese breiten Pole unmittelbar schließen kann, ohne durch das Joch hindurchzugehen. Hierbei kann man auch die eben beschriebenen breiten Pole in den verschiedenen Lamellen so gegeneinander versetzen, daß bei Betrachtung der Oberfläche des Rades ein Bild ähnlich wie bei einer Gallschen Kette entsteht, wodurch die Kraftübertragung noch gleichmäßiger vor sich geht.
  • Je nach den Umständen wird man die Erregerwicklungen auf beiden oder nur einem der Räder anbringen; in der Regel wird die Anordnung auf dem kleinen Rad wegen des geringeren Werkstoff- und Energieaufwands den Vorzug verdienen. Die Polzahl wird vorzugsweise, namentlich bei dem elektromagnetisch erregten Rad, geradzahlig zu wählen sein.
  • Um Ungleichmäßigkeiten bei der Drehmomentsübertragung und ein Auslösen von Schwingungen zu vermeiden, kann man die Schlitze anstatt genau parallel zur Achse auch schräg, also in steilen Schraubenlinien oder auch in zusammengesetzten Schraubenlinien verschiedener Richtung (nach Art der Pfeilverzahnungen), verlaufen lassen, so daß die Perioden höchster und geringster Übertragungswirkungen, in axialer Richtung gesehen, an den verschiedenen Stellen der Räder zu verschiedenen Zeiten eintreten.
  • Durch Entregen und Neuerregen kann das Getriebe auch zum Auskuppeln und Wiedereinkuppeln benutzt werden, so daß unter Umständen besondere Kupplungen außerhalb des Getriebes entbehrlich werden. Um die Wiedereinkupplung, welche ihrem Wesen nach der Synchronisierung elektrischer Maschinen entspricht, zu erleichtern, kann man in an sich bekannter Weise kurzgeschlossene Dampferstäbe oder Dämpferwicklüngen anwenden. Durch entsprechende Bemessung der Erregungsstärke oder durch Sicherheitsvorrichtungen, welche bei Überlastungen den Erregerstrom schwächen oder ganz ausschalten, kann man dem Getriebe auch die Wirkung einer Rutschkupplung geben.
  • Um übermäßige Axialbeanspruchungen der Lager zu vermeiden, empfiehlt es sich, einem der Räder eine Axialfeineinstell'ung zu geben, um die Räder gegenseitig so einstellen zu können, daß sie genau im magnetischen Mittel aufeinander arbeiten.
  • Da man bei der Anordnung im Gegensatz zu mechanischen Rädergetrieben nicht auf genaue Einhaltung des Achsenabstandes angewiesen ist, kann man erwünschtenfalls die großen und kleinen Räder relativ gegeneinander in radialer oder tangentialer Richtung federn lassen, was beispielsweise für den Antrieb von Eisenbahnfahrzeugen in Frage kommt.
  • Die ganze Anordnung wird bei gegebenem Platzbedarf um so wirksamer; je geringer die Luftspalte zwischen den Lamellen gehalten werden und j e feiner unterteilt und zahlreicher die Lamellen gewählt werden. Die Grenze der Unterteilung wird meist dadurch gegeben sein, daß sich die Lamellen nicht infolge zu geringen mechanischen Widerstandsmomentes unter dem Einfluß der magnetischen Anziehungskräfte berühren und dadurch zum Schleifen kommen dürfen. Bei der Werkstoffauswahl und Gestaltung der Lamellen ist deshalb auf genügende Biegungssteifigkeit Rücksicht zu nehmen. Bei schnelläufigen Rädern läßt sich die Fliehkraft mit ausnutzen, um den Durchbiegungen in axialer Richtung entgegen-. zuwirken.
  • Mit dem beschriebenen Getriebe lassen' sich alle bekannten Anordnungen mechanischer Stirnrädergetriebe verwenden. So kann man beispielsweise bei dem großen Rad nicht nur Außeneingriff, sondern auch Inneneingriff anwenden, mit Hilfe von -Zwischenrädern konaxialen Antrieb zwischen der treibenden und der getriebenen Welle erreichen, am Außen-oder Innenumfang des großen Rades mehrere Wellen mit je einem kleinen Rad angreifen lassen usw. Hierbei kann man die einzelnen Wellen mit verschiedener Geschwindigkeit laufen lassen, so daß man durch abwechselndes Erregen des einen oder anderen der kleinen Räder verschiedene Geschwindigkeitsstufen erhält. Zur Vermeidung der Luftreibung zwischen den sich mit kurzem Abstand aneinander vorbei bewegenden Lamellen läßt sich das jeweils in Gebrauch befindliche kleine Rad erwünschtenfalls in radialer Richtung herausschwenken und zum Zweck der Wiederbenutzung in die Arbeitsstellung zurückschwenken, ohne daß der Betrieb dabei stillgelegt zu werden braucht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetische Rädergetriebe, bei welchem das Drehmoment unter Ausschluß jeglicher Berührung der Räder durch elektromagnetische Kräfte übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder an ihrem Umfang in Achsrichtung aufeinanderfolgende Ringkammern aufweisen, wobei die scheibenartigen Erhebungen des einen in die kammerartigen Ausnehmungen des anderen Rades hineinragen und die scheibenartigen Teile wenigstens eines der beiden Räder die Polkörper von Elektromagneten bilden. z. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenartigen Polkörper teilweise auf unmagnetische Fußringe aufgesetzt sind. 3. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenartigen Teile der Räder mit radialen oder zur Radialrichtung schräg verlaufenden Einschnitten oder Aussparungen versehen sind und die hierdurch entstehenden zahnartigen 'Teile des einen oder beider Räder Polkörper gleicher oder in Umfangrichtung abwechselnd aufeinanderfolgender Polarität bilden. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Räderpaar zugleich eine durch Öffnen eines Schalters lösbare Kupplung bildet. 5. Getriebe nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen der Räder gegen Axial'schub gesichert und wenigstens jeweils die eine der beiden Wellen eines Räderpaares mit einer Vorrichtung zum genauen Einstellen der Radscheibenluftspalte versehen ist. 6. Getriebe nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens eine der beiden Wellen eines Räderpaares federnd oder schwenkbar gelagert ist. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. aga 5a3.
DES145702D 1941-06-11 1941-06-11 Elektromagnetisches Raedergetriebe Expired DE752009C (de)

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DE752009C true DE752009C (de) 1953-03-23

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DE (1) DE752009C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2997610A (en) * 1957-01-02 1961-08-22 B A Wesche Electric Company Electromagnetic brake

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE292523C (de) * 1914-10-06 1916-06-16

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DE292523C (de) * 1914-10-06 1916-06-16

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