DE947394C

DE947394C - Magnetic coupling

Info

Publication number: DE947394C
Application number: DEN8179A
Authority: DE
Inventors: Maximilien Felix Reynst; Jan Smit
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1952-12-16
Filing date: 1953-12-13
Publication date: 1956-08-16
Also published as: NL86336C

Description

Magnetische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Kupplung mit wenigstens einem Magnetkreis, der, längs eines. Teilkreises gemessen, ein abwechselnd seine Richtung wechselndes Magnetfeld besitzt und aus in -einem Kranz angeordneten, in Richtung ihrer kleinsten Abmessungen magnetisierten dünnen Dauermagneten besteht.Magnetic coupling The invention relates to a magnetic coupling Coupling with at least one magnetic circuit, which, along one. Measured pitch circle, has a magnetic field alternating in direction and out of one Wreath arranged, thin magnetized in the direction of their smallest dimensions Permanent magnets.

In einem älteren Vorschlag wurde eine derartige Kupplung beschrieben, bei der die Magnete des betreffenden Magnetkreises. mit ihren ungleichnamigen Polflächen nebeneinanderliegen, so daß sich eine einfache Bauart ergibt. Die Erfindung ermöglicht, mit einer etwas vervollkommneten Bauart eine Vorrichtung zu erzielen, die ein beträchtlich höheres Drehmoment überträgt.In an older proposal, such a coupling was described, where the magnets of the relevant magnetic circuit. with their opposite pole faces lie next to each other, so that there is a simple design. The invention enables to achieve a device with a somewhat more perfect design that is a considerable transmits higher torque.

Die Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die gleichnamigen Polflächen jedes benachbarten Magnetpaars eines Magnetkreises einander zugekehrt und zwischen diesen Polflächen dünne Körper aus ferromagnetischem Werkstoff mit höherer Sättigungsinduktion angeordnet sind, wobei die Teilung t dieser Körper kleiner ist als die Längsabmessungen der Polflächen der Magnete. Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert; in Fig. I ist ein Magnetkreis für eine Kupplung nach der Erfindung in Seitenansicht dargestellt; Fig. 2 zeigt eine magnetische Synchronkupplung nach der Erfindung im Schnitt; in Fig.3 ist eine Wirbelstromkupplung nach der Erfindung im Schnitt dargestellt; Fig. 4 zeigt eine Synchronkupplung für asynchronen Anlauf in einer Teilansicht.The invention is characterized in that the pole faces of the same name each adjacent pair of magnets of a magnetic circuit facing each other and between These pole faces have thin bodies made of ferromagnetic material with higher saturation induction are arranged, the pitch t of this body is smaller than the longitudinal dimensions of the pole faces of the magnets. The invention is based on the in Drawing illustrated embodiments explained in more detail; in Fig. I is a Magnetic circuit for a clutch according to the invention shown in side view; Fig. 2 shows a magnetic synchronous clutch according to the invention in section; in Fig. 3 an eddy current clutch according to the invention is shown in section; Fig. 4 shows a synchronous clutch for asynchronous start-up in a partial view.

Der Magnetkreis in Fig. I besteht aus mehreren in einem Kranz angeordneten kleinen Dauermagneten I, deren gleichnamige Polflächen N bzw. S einander zugekehrt sind, und zwischen den Magneten I sind ferromagnetische Körper 2 mit höherer Sättigungsinduktion, z. B. aus Weicheisen, angebracht. Der aus den Körpern 2 austretende Fluß weist also ein wechselndes Vorzeichen auf, so daß längs eines Teilkreises T ein abwechselnd seine Richtung wechselndes Magnetfeld vorhanden ist.The magnetic circuit in Fig. I consists of several arranged in a ring small permanent magnets I, whose pole faces N and S of the same name face each other are, and between the magnets I are ferromagnetic bodies 2 with higher saturation induction, z. B. made of soft iron attached. The flow emerging from the bodies 2 thus points an alternating sign, so that along a pitch circle T a alternately its direction changing magnetic field is present.

Ein für die Dauermagnete besonders gut. geeigneter Werkstoff besteht im wesentlichen aus nichtkubischen Kristallen von Polyoxyden des Eisens und mindestens einem der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium.One especially good for the permanent magnets. suitable material consisting essentially of non-cubic crystals of polyoxides of iron and at least one of the metals barium, strontium, lead and optionally calcium.

In Fig. 2 ist eine Kupplung mit zwei solchen Magnetkreisen 3 und 4 dargestellt, welche die Eigenschaften einer magnetischen Synchronkupplung aufweist.In Fig. 2 is a clutch with two such magnetic circuits 3 and 4 shown, which has the properties of a magnetic synchronous clutch.

Die Magnete I und I' der beiden Magnetkreise 3 und 4 ziehen sich gegenseitig an, so daß von dem einem Magnetkreis, auf den anderen ein Drehmoment übertragen werden kann. Dieses Drehmoment wird bei einer Zunahme der gegenseitigen Verdrehung der Kreise 3 und 4 größer, erreicht ein Maximum und sinkt dann wieder bis auf Null herab. Überschreitet die Belastung dieses Maximum, so wird die Kupplung asynchron, und das durchschnittlich übertragene Drehmoment wird nahezu gleich Null.The magnets I and I 'of the two magnetic circuits 3 and 4 pull each other on, so that a torque is transmitted from one magnetic circuit to the other can be. This torque is increased with an increase in mutual twist of circles 3 and 4 is larger, reaches a maximum and then sinks again to zero down. If the load exceeds this maximum, the clutch becomes asynchronous, and the average transmitted torque becomes almost zero.

Dieses Maximal-Drehmoment kann beträchtlich größer sein als im Falle des älteren Vorschlags, bei dem die Polflächen der Magnete I in Fig. I mit der Zeichenebene zusammenfallen. Dies geht aus folgender Überlegung hervor Stehen die beiden Magnetkreise 3 und 4 mit den ungleichnamigen Polen der Magnete I und I' einander gegenüber, so ist die Potentialenergie des ganzen Systems ein Minimum. Stechen. diese Magnete dagegen einander mit den gleichnamigen Pollen gegenüber, so ist die Potentialenergie ein Maximum. Das übertragbare Drehmoment ist proportional der Ableitung dieser Potentialenergie nach der gegenseitigen Winkeldrehung der beiden Magnetkreise und ist daher in erster Annäherung proportional dem Unterschied zwischen der Höchst-und der Mindestpotentialenergie dividiert durch die Teilung t, bei der dass System von seinem Minimalenergie-Inhalt auf. seinen. Maximalenergie-Inhalt übergeht. Je kleiner die Teilung t zwischen den Ferromagnetkörpern 2, um so höher ist daher das übertragbare Drehmoment. Die in Fig. I dargestellte Anordnung der Magnete I und der ferromagnetischen Körper 2 ermöglicht eine beträchtlich kleinere Teilung t als nach dem älteren Vorschlag; die Teilung t wird daher kleiner als die Breite b und die Höhe h der Polflächen. N bzw. S gewählt. Außerdem wird es auf elegantere. Weise möglich, durch Vergrößern der Breite b dieser Polflächen eine größere Dauermagnetmaterialmenge im Magnetkreis unterzubringen. Die Breite b wird vorzugsweise etwas größer als die Hälfte der Höhe h der Pole gewählt, um eine möglichst große maximale Potentialenergie zu erzielen, während die Stärke d' der ferromagnetischen Körper 2 vorzugsweise derart gewählt wird, daß sie gerade noch nicht gesättigt werden. Die Stärke d der Magnete I muß immer groß sein gegenüber dem Luftspalt 5 zwischen den beiden. Magnetkreisen 3 und 4. Je größer das zu übertragende Drehmoment bei gleichbleibendem Luftspalt, desto größer wähle man also die Werte b, d' und h.This maximum torque can be considerably larger than in the case of the older proposal, in which the pole faces of the magnets I in Fig. I with the plane of the drawing to coincide. This is evident from the following consideration: The two magnetic circuits are in place 3 and 4 with the unlike poles of magnets I and I 'facing each other, see above the potential energy of the whole system is a minimum. Sting. these magnets on the other hand, opposite each other with the pollen of the same name, then is the potential energy a maximum. The transmittable torque is proportional to the derivation of this potential energy after the mutual angular rotation of the two magnetic circuits and is therefore in the first place Approximation proportional to the difference between the maximum and minimum potential energy divided by the division t at which that system counts its minimum energy content on. his. Maximum energy content passes over. The smaller the division t between the Ferromagnetic bodies 2, therefore, the higher the transmittable torque. In the Fig. I shown arrangement of the magnets I and the ferromagnetic body 2 allows a considerably smaller pitch t than the older proposal; the division t therefore becomes smaller than the width b and the height h of the pole faces. N or S selected. It also gets more elegant on it. Way possible by increasing the width b of this Pole faces accommodate a larger amount of permanent magnet material in the magnetic circuit. The width b is preferably chosen to be slightly larger than half the height h of the poles, in order to achieve the greatest possible maximum potential energy, while the strength d 'the ferromagnetic body 2 is preferably chosen such that it is straight not yet be saturated. The strength d of the magnets I must always be large compared to the air gap 5 between the two. Magnetic circuits 3 and 4. The larger the transmitted Torque with a constant air gap, the higher you choose the values b, d 'and h.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Magnete I und die Körper 2 auf einer Felge 7 aus nichtmagnetischem Werkstoff festgekittet, der auf einer Welle 8 befestigt ist, wobei zur Erleichterung der Montage die Magnete I und die Körper 2 in einer Trommel 9 aus nichtmagnetischem Werkstoff untergebracht sind. Statt nebeneinander angeordneter -Magnetkreise 3 und 4, wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Anordnung auch derart geändert werden, daß die Kreise konzentrisch sind und der eine Kreis den anderen umfaßt.In the embodiment of FIG. 2, the magnets I and the body 2 cemented to a rim 7 made of non-magnetic material, which on a Shaft 8 is attached, the magnets I and the Body 2 are housed in a drum 9 made of non-magnetic material. Instead of magnetic circuits 3 and 4 arranged next to one another, as shown in Fig. 2, the arrangement can also be changed so that the circles are concentric and one circle embraces the other.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist eine magnetische Wirbelstromkupplung dargestellt, bei der ein Magnetkreis 3 der in Fig. I gezeigten Art einer Scheibe Io aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, z. B. aus Kupfer, gegenübersteht, so daß beim Drehen des Magnetkreises 3 in der Scheibe Io Wirbelströme erzeugt werden, die die Übertragung eines Drehmoments ermöglichen. Infolge der besonderen Anordnung des Magnetkreises nach Fig. I ergibt sich eine größere Änderung der magnetischen Induktion in der Scheibe Io bei einer bestimmten Winkeldrehung zwischen dem Kreis 3 und der Scheibe Io, und auch der Höchstwert dieser Induktion ist größer als nach dem älterem Vorschlag, so daß ein wesentlich größeres Drehmoment übertragen werden kann.In the embodiment of Figure 3 is a magnetic eddy current clutch shown, in which a magnetic circuit 3 of the type shown in FIG Io made of a highly electrically conductive material, e.g. B. made of copper, facing so that when the magnetic circuit 3 rotates in the disk Io, eddy currents are generated, which enable the transmission of a torque. As a result of the special arrangement the magnetic circuit of Fig. I results in a greater change in the magnetic Induction in the disk Io at a certain angular rotation between the circle 3 and the disk Io, and also the maximum value of this induction is greater than after the older proposal, so that a much larger torque can be transmitted can.

Die verhältnisanäßig dünne Scheibe Io ist Vorzugsweise auf einem Tragkörper II aus ferromagnetischem Material angebracht, so daß die magnetische Induktion im Innern der Scheibe Io erhöht wird. Wird der Körper II aus einem Werkstoff mit niedrigerer Sättigungsmagnetisierung und größerer Koerzitivkraft hergestellt (die aber doch noch wesentlich kleiner :als die der Magnete I bleiben muß), so entsteht bei Weglassen der Scheibe Io eine Hysteresekupplung, wobei das übertragene Drehmoment durch die bei einer relativen Winkeldrehung zwischen dem Magnetkrefs- 3 und denn Körper i i in @diesein Körper i i auftretenden HystereseveAuste entsteht.The relatively thin disk Io is preferably on a support body II made of ferromagnetic material so that the magnetic induction in the Inside the disk Io is increased. If the body II is made of a material with a lower Saturation magnetization and greater coercive force are established (which, however still much smaller: than the magnet I must remain), it arises when it is omitted the disk Io has a hysteresis clutch, the transmitted torque through the with a relative angular rotation between the Magnetkrefs- 3 and the body i i in @this body i i occurring hysteresis oust occurs.

In Fig. q. ist eine Kombination der den Fig. 2 und 3 zugrunde liegenden Grundgedanken. dargestellt, woraus sich eine magnetische Synchronkupplung ergibt, bei der aber, wenn sich die beiden Kupplungshälften 3 und 4 nicht synchron drehen -- wie es bim Anfahren der Fall ist -, dennoch ein Drehmoment zwischen den Kupplungshälften 3 und 4 wirksam bleibt. Das »Anfahrdrehmoment« ist dadurch erzielt, daß elektrisch gut leitende Körper Io bzw. Io' in der Nähe des Luftspaltes 5 an den Magnetkreisen 3 und 4 befestigt sind, wobei eine Vergrößerung des Luftspaltes 5 leicht dadurch vermieden werden kann, daß man die ferromagnetischen Körper 2 bis zum Luftspalt 5 durchlaufen läßt und die leitenden Körper Io, wie in Fig. 4 angegeben, zwischen den Ferromagnetkörpern 2 anbringt.In Fig. Q. is a combination of the FIGS. 2 and 3 underlying Basic idea. shown, what makes a magnetic synchronous clutch results, in which, however, when the two coupling halves 3 and 4 are not synchronous turn - as is the case when starting up - but a torque between the Coupling halves 3 and 4 remains effective. The »starting torque« is achieved by that electrically highly conductive body Io or Io 'in the vicinity of the air gap 5 the magnetic circuits 3 and 4 are attached, with an increase in the air gap 5 can easily be avoided by the fact that the ferromagnetic body 2 to to the air gap 5 and the conductive body Io, as indicated in Fig. 4, attaches between the ferromagnetic bodies 2.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Magnetic coupling with at least one magnetic circuit, which, measured along a partial circle, alternately changes direction Has a magnetic field and is arranged in a wreath, in the direction of its smallest Dimensions of magnetized thin permanent magnets, characterized in that that the pole faces of the same name of each adjacent pair of magnets in a magnetic circuit facing each other and between these pole faces thin bodies made of ferromagnetic Material with higher saturation induction are attached, the division t of this Body is smaller than the longitudinal dimensions of the pole faces of the magnets.

2. Coupling according to claim I in the form of a synchronizer clutch, characterized in that it two identical magnetic circuits separated from each other by a small air gap of the type described (Fig. 2).

3. Coupling according to claim I in the form of a Eddy current coupling, characterized in that one coupling part has a magnetic circuit of the type described and the other separated by a small air gap from this Coupling part contains at least one body made of electrically highly conductive material (Fig. 3).

4. Coupling according to claim 2, characterized in that the width (b) of the pole faces is slightly larger than half their height (h).

5. Coupling according to claim 3, characterized in that the body is made of a material with good electrical conductivity the shape of a thin one attached to a support body made of ferromagnetic material Disc has.

6. Coupling according to claims 2 and 3, characterized in that Body (Io) made of electrically good conductive material near the air gap between the ferromagnetic bodies are attached (Fig. 4).

7. Coupling according to one of the previous claims, characterized in that the permanent magnets are made of a material consist essentially of non-cubic crystals of polyoxides of iron and at least one of the metals barium, strontium, lead and optionally calcium is composed. Publications considered: German patent specification No. 816 7i5.