DE960747C - Wirbelstrombremse - Google Patents

Description

• Wirbelstrombremse Die Erfindung bezieht sich auf Wirbelstrombremsen, insbesondere für Fahrzeuge.
• Bei diesen Apparaten wird jede aufgewandte Energie in Wärme verwandelt, was eine sehr kräftige Erwärmung des Teils bewirken kann, in welchem die Wirbelströme od. dgl. erzeugt werden.
• Bisher hat man sich darauf beschränkt, diese Erwärmung durch eine kräftige Kühlung dieses Teils und aller diesem Teil mehr oder weniger benachbarten Teile des. Apparats zu begrenzen. In gewissen Fällen werden jedoch trotz der Kühlung unerwünschte Temperaturen erreicht, z. B. falls der Apparat die Bremse eines Fahrzeugs bildet, welches sehr lange Strecken abwärts fahren muß.
• Die höchsten Temperaturen treten dabei in demjenigen Teil der Bremse auf, der der Sitz der Wirbelströme ist; und zwar ist dieser Teil im allgemeinen der Rotor der Bremse. Die starke Erhitzung bleibt aber nicht auf den Rotor beschränkt, sondern dieser erwärmt durch Strahlung und Leitung auch die ihn umgebenden Teile, insbesondere die die Felderregung bewirkenden Elektromagnete.
• Der Zweck der Erfindung besteht darin, jede unzulässige Überhitzung des Rotors und der übrigen Teile der Wirbelstrombremse selbsttätig zu verhindern. Dabei kann angenommen werden, daß die höchstzulässige Temperaturgrenze für den Rotor bei etwa 6oo° C liegt, zweckmäßigerweise jedoch bei etwa 5oo° C gehalten wird.
• Bei den bekannten Apparaten der betrachteten Art werden für den Magnetkreis gewöhnliche Eisen- oder Stahlsorten benutzt, deren Curie-Punkt, d. h. die Temperatur, bei welcher sie ihre magnetischen Eigenschaften verlieren, verhältnismäßig hoch ist und zwischen 700 und 8oo° liegt.
• Um eine selbsttätige Unterbrechung des.magnetischen Flusses zu erzielen und damit ein weiteres Ansteigen, der Temperatur selbsttätig zu verhinlern, wird gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Teil der magnetischen Elemente des Magnetkreises aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt, dessen. Curie-Punkt derjenigen Temperatur entspricht, die dieser Teil erreicht, wenn der den Sitz der Wirbelströme bildende Bremsteil seine höchste zulässige Temperatur erreicht hat, die, wie gesagt, bei etwa 6oo° C liegt, besser aber noch bei 5oo° C gehalten wird.
• Es sei noch darauf hingewiesen, daß unter »Curie-Punkt« die Temperatur zu verstehen ist, bei welcher die magnetischen Eigenschaften eines Werkstoffs verschwinden, welcher diese Eigenschaften bei gewöhnlicher Temperatur besitzt, ohne daß dieses Verschwinden, unbedingt von einer Veränderung der Struktur des Werkstoffs begleitet sein ruß.
• Bei den meisten Apparaten der betrachteten Art bildet der Rotor den Teil, in welchem die Wirbelströme erzeugt werden, so daß in ihm die stärkste Erwärmung auftritt. Gleichzeitig gehören dieser Rotor oder wenigstens gewisse Teile desselben dem Magnetkreis des Apparats an. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen daher dieser Rotor oder wenigstens die Teile desselben, durch welche sich der Magnetfluß schließt, aus einem magnetischen Werkstoff, dessen Curie-Punkt unterhalb von 6oo° liegt und vorzugsweise nicht 500° überschreitet. So können z. B. die dem Magnetkreis angehörenden Teile des Rotors aus Nickel oder aus zementithaltigen Kohlenstoffstählen oder aus geeigneten Nickel-Eisen-Legierungen oder aus anderen Legierungen bestehen, welche den obigen. Bedingungen. entsprechen und vorzugsweise außer dem niedrigen Curie-Punkt für normale Feldstärken von z. B. 5 bis 30 C.G.S.-Ein heitere eine normale Permeabilität haben. Die Nickel-Eisen-Legierungen können. noch in bekannter Weise Zusätze von Cobalt, Magnesium, Silicium, Chrom, Zinn, Titan oder Molybdän enthalten.
• Falls es schwierig ist, die Gesamtheit des Rotors aus die erfindungsgemäßen Eigenschaften aufweisenden Metallen oder magnetischen Legierungen herzustellen, wird der Rotor zweckmäßig in Form einer Scheibe hergestellt, welche durch die Mischung des magnetischen Metalls oder der magnetischen Legierung mit einem Metall erhalten wird, welches ein: sehr guter Elektrizitätsleiter ist und einen Schmelzpunkt besitzt, welcher unterhalb dem des magnetischen Metalls oder der magnetischen Legierung liegt, so daß das einen guten Elektrizitätsleiter bildende Metall während des Mischvorgangs sich in geschmolzenem Zustand befindet. Eine derartige zusammengesetzte Scheibe kann z. B. aus einem Gemisch aus Pulver oder Feilspänen eines Stahls mit hohem Zementitgehalt und einer Aluminiumschmelze, deren Schmelzpunkt bei 658° liegt, bestehen.
• Wenn die Mischung homogen ist, erhält man nach der Abkühlung auf diese Weise eine Scheibe, welche bis zu dem Augenblick, an welchem sie die dem Curie-Punkt des in der Scheibe enthaltenen magnetischen Werkstoffs entsprechende Temperatur erreicht, ferromagnetische Eigenschaften besitzt und außerdem ein besserer Elektrizitätsleiter als Stahl ist. In einer derartigen Scheibe können daher leicht Wirbelströme erhalten werden.
• In allen Fällen verliert der erfindungsgemäße Rotor, sobald er die dem Curie-Punkt seiner magnetischen Bestandteile entsprechende Temperatur erreicht, seine magnetischen Eigenschaften, und der Magnetfluß wird unterbrochen. Die Temperatur des Rotors kann. daher nicht wesentlich die dem Curie-Punkt entsprechende Temperatur übersteigen. Da dieser erfindungsgemäß verhältnismäßig niedrig liegt, wird so mit Sicherheit jede übermäßige Erwärmung des Apparats verhindert.
• Bei der oben angegebenen Ausführungsform der Erfindung gehört das magnetische Metall mit einem niedrigen Curie-Punkt dem Teil an, in welchem die Wirbelströme erzeugt werden und welcher deshalb die höchsten Temperaturen erreicht. Dieser Teil wird im allgemeinen durch den Rotor gebildet.
• Die Erfindung kann jedoch auch dadurch verwirklicht werden, daß die magnetischen Werkstoffe mit einem sehr niedrigen Curie-Punkt in dem Induktor vorgesehen werden, insbesondere in den Polkernen des Apparats. Da die Temperaturerhöhung dieser Polkerne hauptsächlich von der Temperatur der Erregerspulen abhängt, welche niedriger als die des Ankerteils ist, welcher sie nur durch Strahlung erwärmt, müssen bei dieser letzten Ausführungsform der Erfindung die magnetischen Substanzen, welche jede übermäßige Erwärmung eines beliebigen Teils des Apparats verhindern. sollen, einen niedrigen Curie-Punkt haben, damit die Erwärmung des Induktorsystems den Magnetkreis unterbricht, bevor die Erwärmung anderer Teile des Apparats, z. B. des Ankerteils, gefährliche Werte erreicht. Man könnte. z. B. zur Herstellung der Polkerne reines Nickel mit einem Curie-Punkt in der Größenordnung von 36o° benutzen. Für den gleichen Zweck kann ferner ein Eisenpyrit mit niedrigem Curie-Punkt (in der Größenordnung von 32o°) dienen.
• Noch besser ist die Verwendung einer im allgemeinen für Filterspulen benutzten, unter dem Namen »Ferrite« bekannten Verbindung aus Mangan, Zink und Ferrit (Curie-Punkt: 9o°): Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle Abwandlungen, insbesondere die, bei welcher der Wirbelstromapparat nicht eine Bremse zur Verlangsamung der Geschwindigkeit eines in Bewegung befindlichen Gegenstandes, sondern eine Kupplung bildet.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Wirbelstrombremse, dadurch .gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Unterbrechung des magnetischen Flusses im Moment, in dem die den Sitz der Wirbelströme bildenden -heißesten Teile der Bremse ihre etwa bei 6oo° C und. vor= zugsweise bei etwa 5oo° C liegende zulässige Höchsttemperatur erreichen, wenigstens ein Teil der magnetischen Elemente des Magnetkreises aus einem magnetischen Werkstoff besteht, der seinen Curie-Punkt bei einer Temperatur hat, die gleich der Temperatur ist, welche dieses Element hat, wenn der heißeste Teil der Bremse die obengenannte Grenztemperatur erreicht.
2. 2. Wirbelstrombremse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelströme in dem Anker erzeugt werden, welcher wenigstens teilweise aus einem magnetischen Werkstoff besteht, dessen Curie-Punkt etwa bei 6oo° und vorzugsweise bei 500° oder darunter liegt.
3. 3. Wirbelstrombremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Ankers aus Nickel oder aus Zementit enthaltenden Stählen oder aus geeigneten Nickel-Eisen-Legierungen oder aus anderen Legierungen besteht, welche vorzugsweise außer einem niedrigen Curie-Punkt für normale Felder von z. B. 5 bis 30 C. G. S.-Einheiten eine: normale Permeabilität haben.
4. Wirbelstrombremse nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise die Form einer sich drehenden Scheibe besitzende Anker aus einem Gemisch eines magnetischen Metalls oder einer magnetischen Legierung mit einem niedrigen Curie-Punkt und eines nichtmagnetischen, die Elektrizität sehr gut leitenden Metalls besteht.
5. 5. Wirbelstrombremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unmagnetische, die Elektrizität gut leitende Metall einen Schmelzpunkt besitzt, welcher niedriger als der des magnetischen Metalls oder der magnetischen: Legierung ist, und daß das Gemisch durch Einverleibung des magnetischen Metalls oder der magnetischen Legierung in das die Elektrizität gut leitende Metall hergestellt wird, wenn dieses sich in geschmolzenem Zustand befindet.
6. 6. Wirbelstrombremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem Gemisch von Pulver oder Feilspänen eines Stahls mit hohem Zementitgehalt und einer Aluminiumschmelze besteht.
7. 7. Wirbelstrombremse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Werkstoff oder die magnetischen Werkstoffe mit einem sehr niedrigen Curie-Punkt in dem Induktor enthalten sind, insbesondere in den Polkernen des Apparats. B. Wirbelstrombremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne als magnetischen Werkstoff reines Nickel mit einem Curie Punkt der Größenordnung von 36o° oder Eisenpyrit mit einem Curie-Punkt von etwa 32o° oder aus Mangan, Zink und Ferrit zusammengesetzte »Ferrita« (Curie-Punkt: etwa 9o°) enthalten,. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 443 707, 6o9 571, 732 oo6, 846 723, 856 765, 830 o83.