Permanentmagnetische Kupplung Im Hauptpatent ist einmagnetisches Steuer-
und Schaltelement unter Schutz gestellt, bei dem einem Magnetsystem, dessen magnetisches
Feld zwischen einem inneren und äußeren Pol sich über eine unmagnetische Trennfuge
schließt, wobei der äußere Pol den inneren Pol derart ganz oder teilweise umschließt,
daß die beiden Polflächen eine gemeinsame geometrische Achse haben, ein Magnetsystem
gleicher Art und Polarität gegenüber angeordnet ist, so daß bei einer geringsten
Verschiebung der geometrischen Achsen, unabhängig von der Größe der Polflächen,
eine Umkehrung der zwischen den beidem Magnetsystemen herrschenden Kräfte im Sinne
der Anziehung und Abstoßung erfolgt.Permanent magnetic clutch The main patent is a magnetic control
and switching element placed under protection, in which a magnet system, its magnetic
Field between an inner and an outer pole spreads over a non-magnetic parting line
closes, the outer pole completely or partially enclosing the inner pole in such a way that
that the two pole faces have a common geometric axis, a magnet system
the same type and polarity is arranged opposite, so that with a slightest
Shifting the geometric axes, regardless of the size of the pole faces,
a reversal of the forces prevailing between the two magnet systems in the sense
attraction and repulsion occurs.
Die Erfindung behandelt vorzugsweise eine permanentmagnetische Schlupfkupplung.
Die Anlaufcharakteristiken solcher Kupplungen werden z. B. zeitlich verzögert verlangt,
wenn große Massen beschleunigt werden sollen. Andererseits soll die vorliegende
Erfindung auch besonders dort angewendet werden, wo zur Verhinderung von Überlastungen
die Übertragung eines bestimmten Drehmoments nicht überschritten werden soll, wie
es z. B. verlangt wird bei plötzlich auftretender Überlast.
Es ist
einleuchtend, daß eine solche Kupplung in ihrer Haftstellung nur für ein bestimmtes
maximales Drehmoment ausgelegt sein darf. Andererseits muß sie gegen dieses maximale
Drehmoment hochlaufen können. Eine solche Wirkung wird mit der vorliegenden Erfindung
erreicht. Sie besteht darin, daß die Schalt und Steuerelemente des Hauptpatentes
zum Aufbau einer magnetischen Kupplung verwendet werden, die je einen Magnetkranz
mit Magnetkernen der genannten Art aufweist, wobei alle Kerne der beiden Magnetkränze
gleichnamige Pole haben.The invention preferably deals with a permanent magnetic slip clutch.
The start-up characteristics of such clutches are z. B. requested with a time delay,
when large masses are to be accelerated. On the other hand, the present
Invention can also be used particularly where to prevent overloads
the transmission of a certain torque should not be exceeded, such as
it z. B. is required in the event of a sudden overload.
It is
Obviously, such a coupling in its locked position is only for a certain one
maximum torque may be designed. On the other hand, it has to go against this maximum
Torque can run up. Such an effect is obtained with the present invention
achieved. It consists in the switching and control elements of the main patent
can be used to build a magnetic coupling, each with a magnetic ring
with magnetic cores of the type mentioned, with all cores of the two magnetic rings
have poles of the same name.
Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. In der
Abb. I a ist noch einmal gezeigt, wie jedes der einzelnen. Magnetelemente aufgebaut
ist, woraus sich die Küpplungskränze A und B zusammensetzen. Hierin bedeuten I die
Magnetkerne aus hochwertigem magnetischem Werkstoff, 2 die Trennfuge aus magnetisch
nichtleitendem Material und 3 den magnetischen, Rückschluß. In der Abb. I b ist
die Kupplung beispielsweise dargestellt. Hierin bezeichnen M I und M 2 die beiden
mit dem Luftspalt d gegeneinander gelagerten Magnertkränze. In der Abb. 2 ist das
Haftdiagramm dargestellt, welches entsteht, wenn die beiden Magnetkränze relativ
gegeneinander bewegt werden. In der Abb. 3 ist das Anlauf- und Überlastungsdiagramm
dargestellt. In den Abb. 4a und 4b) ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplung
gezeigt. Die Wirkungsweise ist folgende.The invention is shown schematically in the drawing. In the
Fig. I a is shown once more how each of the individual. Magnetic elements built up
is what the coupling rings A and B are composed of. Here I mean the
Magnetic cores made of high-quality magnetic material, 2 the parting line made of magnetic
non-conductive material and 3 the magnetic, yoke. In Fig. Ib is
the clutch shown for example. Here, M I and M 2 designate the two
with the air gap d against each other mounted Magnert rims. In Fig. 2 this is
Adhesion diagram shown, which arises when the two magnetic rings are relatively
are moved against each other. In Fig. 3 is the start-up and overload diagram
shown. In Figs. 4a and 4b) is another embodiment of the coupling
shown. The mode of action is as follows.
Ist die Stellung der beiden Magnetkränze M r und M2 derart, daß die
geometrischen Achsen aller Magnetelemente zusammenfallen, so geht aus dem Haftdiagramm
der Abb. 2 hervor, daß in diesem Punkt a keine Haftung besteht. Hat die Trennfuge
nur eine geringe Stärke, etwa I mm, so geht schon bei einer geringen Verschiebung
der geometrischen Achsen M I und M2 die Nichthaftung in eine Haftung über, um bei
b ein Maximum zu erreichen. Während der relativen Bewegung der beiden Magnetkränze
(Schlupf) pulsiert die Haftkraft mit der dem Schlupf zugeordneten Frequenz zwischen
einem Maximum und Null. Die Höhe dieser Amplitude ist ein Maß für das maximal zu
übertragende Drehmoment. Für eine vorbestimmte Anlaufcharakteristik ist es nun.
nicht gleichgültig, wie lange der Nullzustand auf der Abszisse zwischen zwei. Amplituden,
gemessen in Zeit oder in Winkelgraden, am Kupplungsumfang dauert. Dieser Wert wird
ausschließlich von der Größe der Trennfuge zwischen dem Nord- und Südpol eines Magnetelementes
bestimmt. Bei sehr geringer Dicke der Trennfuge wird dieser Wert auch klein werden,
während bei stärker werdender Trennfuge dieser Wert zunimmt. Brauchbare Schlupfcharakteristiken
ergeben Trennfugen von etwa I mm. Beim Anlauf einer Antriebsmaschine besteht im
Einschaltmoment ein Schlupf zwischen den beiden Magnetkränzen von Ioo%, und es gilt
das Haftdiagramm der Abb, 2. Die Übernahme der Last von M I auf M2 geschieht nach
dem Diagramm der Abb.3. Die Steilheit der Anlaufkurve wird ausschließlich von der
Stärke der Trennfuge eines Magnetelementes bestimmt. Das gleiche gilt für den Überlastzustand.
Auch hier verläuft die Charakteristik ausschließlich nach diesen Gesetzen. Bei der
rechnerischen Erfassung solcher Schlupfcharakteristiken ist es notwendig, daß die
spezifischen magnetischen Größen eines solchen wie im Hauptpatent beschriebenen
Magnetelementes genau bekannt sind. Es muß z. B. auf Grund dieser Daten die spezifische
Schubkraft bekannt sein, die maximal zwischen, zwei solchen Magnetelementen erreicht
wird. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Magnetisierung, die ja bekanntlich elektrisch
vorgenommen wird, in dem Magnetelement so zur Wirkung kommt, daß stets der gleiche
spezifische Wert an allen in den Magnet kränzen eingebauten Magnetelementen vorhanden
ist. Die Schwierigkeit, dies bei Permanentmagnetkupplungen zu erreichen, war bisher
bekannt. Erst mit den Magnetelementen, wie sie in der vorliegenden Erfindung benutzt
werden, lassen sich konstante, vorausberechnete magnetische Feldstärken am Luftspalt
einstellen, und zwar aus dem Grunde, weil jedes Magnetelement einen eigenen eisengeschlossenen
magnetischen Kreis hat, wobei nur an der dem Luftpalt zugekehrten Polfläche ein
magnetisches Feld besteht.Is the position of the two magnetic rings M r and M2 such that the
The geometric axes of all magnetic elements coincide, so it goes from the sticky diagram
Fig. 2 shows that there is no liability at this point a. Has the parting line
only a small thickness, about 1 mm, works even with a small displacement
of the geometric axes M I and M2 the non-adhesion in a liability over to at
b to reach a maximum. During the relative movement of the two magnetic rings
(Slip) the holding force pulsates with the frequency assigned to the slip
a maximum and zero. The height of this amplitude is a measure of the maximum
transmitting torque. It is now for a predetermined start-up characteristic.
does not matter how long the zero state on the abscissa between two. Amplitudes,
measured in time or in degrees of angle, on the coupling circumference. This value will
solely on the size of the joint between the north and south poles of a magnetic element
certainly. If the parting line is very thin, this value will also be small,
while this value increases as the parting line becomes stronger. Useful slip characteristics
result in joints of about 1 mm. When a prime mover starts up, the
Switch-on moment, there is a slip of Ioo% between the two magnetic rings, and the following applies
the adhesion diagram of Fig, 2. The transfer of the load from M I to M2 happens after
the diagram in Figure 3. The steepness of the start-up curve is determined exclusively by the
Determines the strength of the parting line of a magnetic element. The same is true for the overload condition.
Here, too, the characteristic runs exclusively according to these laws. In the
computational detection of such slip characteristics, it is necessary that the
specific magnetic sizes of such as described in the main patent
Magnetic element are known exactly. It must z. B. on the basis of this data the specific
Be known thrust, the maximum achieved between two such magnetic elements
will. However, this is only possible if the magnetization, which is known to be electrical
is made, comes into effect in the magnetic element so that always the same
Specific value available on all magnetic elements built into the magnetic ring
is. The difficulty in achieving this with permanent magnet clutches has been previously
known. Only with the magnetic elements as used in the present invention
constant, pre-calculated magnetic field strengths at the air gap
set, for the reason that each magnetic element has its own iron-locked
magnetic circuit, with only one on the pole face facing the air gap
magnetic field exists.
Permanentmagnetische Kupplungen, sindbekanntgeworden, bei denen diese
Schwierigkeit umgangen werden soll, indem man einen zentralen Magnet verwendet und
diesen auf der Nord- und Südpolseite mit ausgeprägten Zähnen als Pole versieht.
Es wechseln dann in Umfangsrichtung je ein Nordpol und ein Südpool miteinander ab.
Zwischen diesen Zähmen entstehen Streuverluste sowohl untereinander als auch zwischen
ihnen, und dem Zentralmagnet, so daß am Luftspalt nur noch ein, stark vermindertes
Magnetfeld. zur Übertragung eines Drehmoments zur Verfügung steht. Ferner kommt
hinzu, daß im Zusammenbau zwischen den Polringen und dem Magnetkern der Magnetkern
für sich in der Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert werden muß, während die
Polschuhe nachträglich aufgesetzt werden. Es ist bekannt, daß durch das nachträgliche
Zusammensetzen eines magnetischen Kreises eine erhebliche Verminderung der magnetischen.
Kraft eintritt. Dies wird aber gemäß der vorliegenden Erfindung absolut vermieden,
indem fertig zusammengebaute Magnetelemente in der Vorrichtung magnetisiert werden
können, die auch beim Einbau in die Kupplung nicht zerlegt zu werden brauchen. Um
diese Streuung bei den bekanntgewordenen permanentmagnetischen Kupplungen zu verhindern,
hat man vorgeschlagen, den Luftraum zwischen zwei benachbarten Zähnen möglichst
groß zu machen, etwa gleich einer Polbreite. Zwar wechselt auch bei der vorliegenden
Erfindung die Polarität am Umfang eines Magnetkranzes, jedoch wird hier die Streuung
auf ein, Mindestmaß dadurch herabgedrückt, daß trotz der sehr geringen; Trennfuge
jedes Magnetelement für sich einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet. Bei
den bekanntgewordenen permanentmagnetischen Kupplungen handelt es sich um eine Parallelschaltung
vieler magnetischer Pole,
welche von einem Magnet gespeist werden,
die in ihrer Feldverteilung am Luftspalt unkontrollierbar sind. In der Abb. 2 der
vorliegenden Erfindung ist klargelegt, wodurch die Schlupfcharakteristik geregelt
werden kann. Bei den bekanntgewordenen permanentmagnetischen Kupplungen macht man
gezwungenermaßen zur Verhinderung der Streuung den Luftraum zwischen zwei benachbarten
Polen so groß wie möglich. Diese Kupplungen sind nicht geeignet, durch Trennfugen
geringster Stärke den Schlupf zu beeinflussen. Deshalb arbeiten die Kupplungen der
bekannten Art beim Anlauf gegen. ihr Nenndrehmoment mit einem sehr großen Schlupf,
weil die Nullzeit auf der Abszisse der Abb. 2 der vorliegenden Erfindung, bedingt
durch den großen Luftraum zwischen zwei Polen, sehr groß sein muß, um die Streuung
zu verrisngern. Infolge dieses Schlupfes sind Kupplungen der bekannten Art nicht
geeignet, gegen ihr Nenndrehmoment hochzulaufen, sondern nur zum Leeranlauf. Das
gleiche gilt für die Schlupfcharakteristik bei Überlastung. Sie sind daher als Ansaß-
und Überlastkupplungen nicht zu gebrauchen.Permanent magnetic couplings have become known in which these
Difficulty should be circumvented by using a central magnet and
provides this with pronounced teeth as poles on the north and south pole side.
A north pole and a south pool then alternate with one another in the circumferential direction.
Between these taming losses arise both among themselves and between
them, and the central magnet, so that at the air gap there is only one, greatly reduced
Magnetic field. for the transmission of a torque is available. Further comes
added that in the assembly between the pole rings and the magnetic core of the magnetic core
must be magnetized for itself in the magnetization device, while the
Pole shoes can be retrofitted. It is known that the subsequent
Composition of a magnetic circuit significantly diminishes the magnetic.
Force enters. However, this is absolutely avoided according to the present invention,
by magnetizing completely assembled magnetic elements in the device
that do not need to be dismantled even when installing in the coupling. Around
to prevent this spread in the now known permanent magnetic clutches,
it has been suggested to use the air space between two adjacent teeth as possible
to make it large, roughly equal to a pole width. It is true that also changes with the present one
Invention the polarity on the circumference of a magnetic ring, but here is the scatter
reduced to a minimum by the fact that despite the very small; Parting line
each magnetic element forms a closed magnetic circuit for itself. at
The permanent magnetic clutches that have become known are connected in parallel
many magnetic poles,
which are fed by a magnet,
which are uncontrollable in their field distribution at the air gap. In Fig. 2 the
present invention is made clear, whereby the slip characteristic is regulated
can be. In the case of the permanent magnetic clutches that have become known, one does
forced the air space between two neighboring ones to prevent the scattering
Poland as big as possible. These couplings are not suitable for parting lines
the slightest strength to influence the slip. That is why the clutches of the
known type when starting against. their nominal torque with a very large slip,
because the no-decompression limit on the abscissa of Fig. 2 of the present invention is conditioned
due to the large air space between two poles, must be very large in order to reduce the dispersion
to decrease. As a result of this slip, clutches of the known type are not
suitable to run up against its nominal torque, but only for idling. That
the same applies to the slip characteristics in the event of overload. You are therefore as a resident
and overload clutches not to be used.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abb. 4a
und 4b. dargestellt. Hierbei ist die Kupplungshälfte M2 mit einem festgelagerten
Magnetkranz versehen, während die Kupplungshälfte M I einen Magnetkranz erhält,
welcher der Fliehkraft unterworfen ist. Befindet sich der Kupplungsteil M I auf
dem treibenden Motor, so wird durch den Anlauf der Magnetkranz M I durch die Fliehkraft
von. dem Durchmesser D auf den Durchmesser D I der Abb. 4b gebracht. Bei geringer
relativer Bewegung der beiden. Kränze zueinander entsteht wieder das Diagramm der
Abb. 2. Werden jedoch unter Einfluß der Fliehkraft die Magnetelemente M I aus der
geometrischen Achse von. M 2 heraüsverlagert und befinden sich die beiden Kupplungshälften
noch in relativer Bewegung zueinander, so kann kein Schlupf zwischen ihnen entstehen,
weil sich die geometrischen Achsen von M I und M 2 niemals schneiden, und M I bewegt
sich auf dem Durchmesser D I und M 2 auf dem Durchmesser D. Eine derartige Kupplung
ist nur geeignet, eine bestimmtes Anlaufcharakteristik zu erzeugen. Bei Überlastung
jedoch zeigt sie nicht das Merkmal der Charakteristik der Abb. 3.Another embodiment of the invention is shown in Fig. 4a
and 4b. shown. Here the coupling half M2 is fixed to a
Provided with a magnetic ring, while the coupling half M I receives a magnetic ring,
which is subject to centrifugal force. Is the coupling part M I on
the driving motor, the magnetic ring M I is activated by the centrifugal force
from. brought the diameter D to the diameter D I of Fig. 4b. At lower
relative movement of the two. Wreaths to one another creates the diagram of the
Fig. 2. However, under the influence of centrifugal force, the magnetic elements M I from the
geometric axis of. M 2 is shifted out and the two coupling halves are located
still in relative motion to each other, there can be no slip between them,
because the geometrical axes of M I and M 2 never intersect, and M I moves
on the diameter D I and M 2 on the diameter D. Such a coupling
is only suitable for generating a certain start-up characteristic. In case of overload
however, it does not show the feature of the characteristic of Fig. 3.
Die Anordnung der permanenten Magnete, welche zu den Magnetkränzen
M I und M2 zusammengesetzt werden, kann nach der Erfindung derart erfolgen, daß
der magnetische Rückschluß des einzelnen Magnetkernes durch den aus Eisen bestehenden
Kupplungsflansch unter Zwischen, schaltung einer magnetisch nicht- oder schlechtleitenden
Schicht gebildet wird. Ein solcher Kupplungsflansch kann fix und fertig mit Magnetkernen
bestückt in der Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert werden.The arrangement of the permanent magnets that make up the magnetic rings
M I and M2 are put together, can be done according to the invention in such a way that
the magnetic return of the individual magnetic core through the one made of iron
Coupling flange with interposition of a magnetically non-conductive or poorly conductive
Layer is formed. Such a coupling flange can be completely finished with magnetic cores
be magnetized in the magnetization device.
Nach der Erfindung kann es zweckmäßig sein, die Magnetsysteme nicht
in Luft, sondern in einer magnetischen Flüssigkeit arbeiten zu lassen, z. B. einem
Gemisch von Carbonyleisen. in Öl. Es isst zwar bekannt, Carbonyleisen bei Kupplungen
zu verwenden. Bei der vorliegenden Erfindung wird die magnetische Flüssigkeit in
dem Fall, wo die geometrischen Achsen zweier sich gegenüberstehenden Magnetelemente
zusammenfallen, einem magnetischen Kurzschluß zwischen den beiden Polen des gleichen
Magnetelementes, welche in einer Ebene liegen, herstellen. Dieser Kurzschluß unterbindet
eine Entmagnetisierung der Magnetkerne, wenn in der geometrischen Achse zwei gleichnamige
Felder gegeneinander wirken. Fallen die magnetischen Achsen nicht zusammen, so wird
die magnetische Flüssigkeit senkrecht zur Polfläche gelagert, weil der Nordpol des
einen Elementes dem Südpol des anderen Elementes gegenüberliegt. Tritt jetzt eine
relative Bewegung zwischen den beiden Magnet kränzen M I und M 2 auf, so bleibt
die Flüssigkeit trotz der Abstoßung an den Polflächen, und es ent steht in der magnetischen
Flüssigkeit innerhalb des Luftspaltes eine neutrale Zone, in der auch nur eine geringe
Reibung stattfinden kann. Bei den bekannten Kupplungen dagegen werden die durch
den Kraftfluß immer in der gleichen Richtung gelagerten Moleküle durch Überschreitung
der Haftfähigkeit auseinandergerissen, wodurch eine erhebliche Reibungswärme entsteht.According to the invention, it may be appropriate not to use the magnet systems
to work in air, but in a magnetic liquid, e.g. B. a
Mixture of carbonyl iron. in oil. It is known to eat carbonyl iron in couplings
to use. In the present invention, the magnetic liquid in
the case where the geometric axes of two opposing magnetic elements
coincide, a magnetic short circuit between the two poles of the same
Magnetic elements, which are in one plane, produce. This short circuit prevents
a demagnetization of the magnetic cores, if two of the same name in the geometric axis
Fields act against each other. If the magnetic axes do not coincide, then becomes
the magnetic fluid is stored perpendicular to the pole face because the north pole of the
one element is opposite the south pole of the other element. Now kick one
relative movement between the two magnets wreath M I and M 2, so it remains
the liquid in spite of the repulsion at the pole faces, and it ent stands in the magnetic
Liquid within the air gap a neutral zone in which only a small one
Friction can take place. In the known clutches, however, are through
the flow of force always in the same direction stored molecules by exceeding
the adhesive force torn apart, creating a significant frictional heat.