NO140314B - Tenninnretning for gasslamper. - Google Patents

Description

Elektromagnetisk hysteresekopling for overføring av dreiemoment.

Oppfinnelsen, angår en forbedret elektromagnetisk kopling, eller hysteresekopling, for overføring av dreiemoment ved

hjelp av magnetiske krefter, og beskrives

videre anvendelsen av slike koplinger.

Hysteresekoplingen er av den art som

omfatter en første roterende del som er

fast forbundet med en drivaksel, henholdsvis en dreven aksel, hvilken del omfatter en

ring av umagnetisk materiale hvorpå er

festet polstykker på hver side slik at polstykkene fra den ene siden rager inn i mellomrom mellom polstykkene fra den andre

siden, og hvilken del er plassert med sin

ytre omkrets overfor en stillestående, ringformet elektromagnet som den er skilt fra

med et luftgap. Elektromagneten induserer

magnetiske poler i polstykkene slik at det

ved polstykkenes indre polflater dannes poler i avstand fra hverandre og med avveks-lende polaritet. Disse polflatene er plassert,

adskilt av et luftgap, overfor en annen roterende del som er fast forbundet med den

drevne akselen, henholdsvis drivakselen.

Hysteresekoplingen er karakterisert ved at

den sistnevnte roterende del består av et

ytre, ringformet lag som er dannet av et

materiale med stort hysteresetap og som er

blitt behandlet slik at den magnetiske aksen mest mulig går i radial retning og som

bæres av et nav som består av et materiale

med liten reluktans.

De magnetiske poler som blir indusert

i det ytre, ringformede lag forsøker å opp-rettholde sin polaritet, og hvis en av akslene dreies, følger den andre synkront med.

Hvis begge akslene blir tvunget til å rotere med innbyrdes forskjellig hastighet, slirer koplingen, og det største dreiemoment som kan overføres er proporsjonalt med antall polpar, volumet av materialet med stort hysteresetap og med arealet av hysteresekurven til det materialet som den indre roterende dels ytre lag består av.

Koplingen ifølge oppfinnelsen overfø-rer konstante dreiemomenter som er uav-hengige av sliringshastigheten, og en tren-ger ikke ty til friksjonsflater mellom driv-komponenten og den drevne delen, eller til friksjon mellom elektriske kontaktflater.

Den elektromagnetiske drivanordningen som skal beskrives er særlig egnet til

bruk i inert atmosfære og på andre lite til-gengelige steder der kulelager er mer hen-siktsmessig enn glidende friksjonsflater,

fordi koplinger med friksjonsflater tren-ger regelmessig ettersyn og vedlikehold. En slik drivanordning kan derfor med fordel

anvendes ved roterende overføringer i for-bindelse med kjemereaktoranlegg, for eksempel til lademaskiner for brenselsele-menter.

Som en særlig fordel med drivanordningen ifølge oppfinnelsen kan nevnes at relativt store og konstante dreiemomenter kan overføres uavhengig av sliringshastig-het, og at slitasje mellom friksjonsflater unngås.

Videre kan sliring detekteres eller må-les og overbelastning kan påvises ved hjelp av en sliringsindikator. Sliringsindikatoren kan også brukes til å måle det minste dreiemomentet som trenges for å drive lasten, og 8, og polstykkene 7a og 8a er festet til slik at upåaktet økning av friksjonen i de armene 3b med bolter 5.

delene som drives av koplingen kan opp- Ringen 7 er som vist festet direkte til dages. Dette kan være særlig viktig hvis armene 3b med boltene 5, som også holder drivanordningen bare skal brukes med visse den midtre ringen 6, mens ringen 8 er fes-tidsmellomrom. tet til ringen 6 med bolter 9. De to ringene

Av andre fordeler kan nevnes at kop- 7 og 8 er forskjøvet i forhold til hverandre lingen roterer synkront, hvis dreiemomen- slik at de tolv polstykkene 7a og 8a, sett i tet som skal overføres er mindre enn det aksial retning, danner like store mellom-slirende dreiemoment. Koplingen har da rom med hverandre, og peker med de frie god virkningsgrad. I kjernereaktorer kan endeflatene inn mot akselen 10 og ligger i det ofte gå lang tid mellom hver gang bren- samme radiale avstand fra denne, selselementene skal flyttes. Hver gang må Den drevne aksel 10 går gjennom den en imidlertid kunne lite på at lademaski- andre veggen 2b av huset 2, og ligger i kule-nen arbeider sikkert og effektivt. I slike til- lager bade ved veggen 2b og innen hylsen 3. feller kan den elektromagnetiske driva<n-> Et nav av bløfcfc stål er festet til akse-ordningen prøves. Samtidig kan en prøve len 10> symm,etrisk om senterlinjen CL de mekaniske delene som skal drives av (fig 1} Navet 11; som har liten magnetisk den elektromagnetiske koplingen ved å be- reiuktans, bærer en ring 12 av et materiale nytte sliringsindikatoren. med stort hysteresetap, for eksempel en

Drivanordningen kan utføres slik at legering av aluminium, nikkel og kobolt, sliring mellom de to roterende delene kan og er blitt bearbeidet slik at den magnetiske detekteres. Dette kan oppnås ved å gjøre aksen mest mulig går i radial retning. Pe-den magnetiske fluksveien heterogen. Når riferien til ringen 12 og endeflatene til pol-sliring inntrer, vil dette resultere i en for- stykkene 7a og 8a danner et ringformet andring av reluktansen til fluksveien. Der- luftgap 13.

med kan en måle sliringen ved å måle in- Et Syiindrisk åk 2c av huset 2 bærer dusert spenning i feltspolen til elektroma<g-> en ringformet elektromagnet, adskilt fra neten eller i en annen spole plassert uten<p>å anordningen 4. Elektromagneten består av feltspolen. en feitspole 14 som ligger mellom to ring-To eller flere slike koplinger kan an- formede polstykker 15 og 16 som er adskilt vendes til drift av en aksel, og hver kop- av åket 2c. Mellom polstykkene 15 og 16 og lings drivende del kan ved hjelp av tann- ringene 7 og 8 er et luftgap 17, og en sepa-hjul rotere med forskjellige omdreinings- rat signalspole 18 er anbragt mellom felt-hastigheter, spolen 14 og åket 2c.

Oppfinnelsen skal nå beskrives med et Når spolen 14 tilføres likestrøm, vil den utførelseseksempel med henvisninger til f i- magnetiske fluksen gå gjennom åket 2c gurene, hvor til det ringformede polstykket 15, over luft-fig. 1 viser en eletromagnetisk kopling, gapet 17 og til ringen 7 og de seks polstyk-fig. 2 viser snitt A—A, snitt B—B og kene 7a, videre over luftgapet 13 og gjen-snitt C—C på fig. 1, nom ringen 12 inn i navet 11. Fra navet 11

fig. 3A, 3B og 3C viser tre måter til å ^år ^ ulssen igjen gjennom ringen 12 mot

måle eller indikere sliringshastigheten, de sek* polstykkene 8a, over luftgapet 13

fig. 4 viser en girkasse med to slike °% U1 polsty<k>kene 8a og ringen 8, derfra

koplinger som er vist på fig. 1 og fig. 2, og ove,r, lu"gapet 17 til det ringformede pol-fig. 5A, 5B, 5C og 5D viser fire dreie- stykket_ 16, og slutter kretsen i det sylm-momentkarakteristikker for koplingen på dnske aket 2c-

fig. 1 og fig. 2 og til giret på fig. 4. Når akselen 1 roterer, vil akselen 10

På fig. 1 og fig. 2 er 1 en drivaksel som fØ!<g>e synkront så lenge elektromagneten er går gjennom den ene veggen 2a av et kop- tilsluttet strømkilden og dreiemomentet, lingshus 2. På akselen 1 er festet en hylse som skal overføres, er mindre enn det sli-3. Fra fortykkelsen 3a på hylsen 3 går rende dreiemomentet.

det seks radiale armer 3b plasert med seksti En kan finne de mekaniske karakteri-graders mellomrom rundt akselen 1, og hyl- stikkene til anordningen som er beskrevet sen 3 og armene 3b er av umagnetisk ma- ved å betrakte følgende: ved å la koplin-teriale. Armene 3b bærer en ringformet an- gen slire en omdreining tapes et arbeid ordning 4 som består av en midtre.ring 6 av som er lik dreiemomentet T multiplisert umagnetisk materiale, to ytre ringer 7 og med 2%, eller lik produktet av antall polpar 8, som hver har seks polstykker 7a og 8a. N av polstykkene 7a og 8a, volumet V av Den midtre ringen 6 adskiller ringene 7 ringen 12 og arealet A av hysteresekurven

for materialet som ringen 12 er laget av. I

det vil si 2jtT = NAV eller

Ved å variere styrken på det elektromagnetiske feltet, og derved verdien av A, er det således mulig å variere dreiemomentet som koplingen slirer ved.

Når koplingen slirer, oppstår en rela-tiv bevegelse mellom polstykkene 7a, 8a og ringen 12. Ved å konstruere ringen 12 slik at reluktansen til fluksveien i ringen 12 forandres på stedene merket 12a, vil den magnetiske fluksen under sliring forandres og indusere spenninger i spolene 14 og 18. Reluktansen til ringen 12 kan for eksempel, som her ifølge fig. 2, varieres under sliring ved å gjøre fluksveien heterogen ved hjelp av spor 12a, anordnet med regel-messige mellomrom i forhold til polstykkene 7a og 8a rundt periferien av ringen 12. De spenninger som således induseres, og som er proporsjonale med sliringen mellom ringen 12 og polstykkene 7a og 8a, kan tas ut av den separate signalspolen 18 og er et mål for sliringen. På fig. 1 er skissert de elektriske forbindelsene mellom spolene 14, 18 og en klemmeplate 19. Feltspo-' Jen 14 er tilsluttet klemmene a og b, og signalspolen er tilsluttet klemmene c og d.

Fig. 3A og 3B viser en elektrisk kopling som kan benyttes til å påvise sliring ved hjelp av feltspolen 14.

På fig. 3A er en motstand R koplet i serie med feltspolen 14 og en likestrømkilde DC. Spenningsforandringen over motstan-den R, som skyldes indusert spenning i feltspolen 14 under sliring, indikeres på et måleinstrument M og er et mål for sliringshastigheten. På fig. 3B er feltspolen 14 koplet i serie med primærsiden av en transfor-mator T og en likestrømkilde DC, og et vekselstrømsignal tilsvarende sliringen induseres i sekundærviklingen på transfor-matoren T. Vekselstrømsignalet indikeres på måleinstrumentet M på fig. 3B.

Fig. 3C viser hvordan en kan oppnå et mål for sliringen ved å benytte den separate signalspolen 18.

Feltspolen 14 er tilsluttet en likestrøm-kilde DC, og når sliring inntrer, vil det induseres en spenning tilsvarende sliringshastigheten i signalspolen 18. Den induserte spenningen er et mål for sliringen og indikeres på et måleinstrument M.

Som eksempel på en utførelse av koplingen som er beskrevet med henvisninger til fig. 1, fig. 2 og fig. 3 skal en togirt kopling, med to slike elektromagnetiske koplinger som er vist på fig. 1 og fig. 2, beskrives med henvisninger til fig. 4. Fig. 4 viser et snitt av en girkasse, de delene av girkassen som er laget av umagnetisk materiale er vist med stiplet skraffur.

Girkassen har et sylindrisk hus 20 med endevegger 21 og 22, utstyrt med flenser. En drivaksel 23 ligger i kulelager i endeveggen 21 og går aksialt inn i huset, der enden ligger i kulelager i en utsparing av navet 24 på en aksel 25 som går ut gjen-norn endeveggen 22. Aksellen 23 kan bare drive akselen 25 når minst en av feltspo-lene til de to like elektromagnetiske koplingene 26 og 27 tilsluttes en likestrøm-kilde. Delene til koplingen 26 er betegnet med de samme, og tilsvarende, henvisnings-tall som delene på fig. 1 og fig. 2.

De stasjonære delene til koplingene er boltet sammen med umagnetiske bolter 28 som går gjennom endeveggen 22, åkene 2c og inn i en ring 29 som er festet til endeveggen 21. En umagnetisk skive 30 mellom åkene 2c, og mellom de tilstøtende polstykkene til de to elektromagnetene, skiller de to koplingenes magnetiske kretser. De ytre roterende delene til koplingne 26 og 27, som hver består av ringene 7 og 8 med tilsvarende polstykker 7a og 8a og med en iso-lerende ring 6, er festet til hverandre med bolter 31 som også er festet til armer 24a på en utvidelse 24 av akselen 25.

Den indre, roterbare delen til koplingen 27 blir drevet direkte av akselen 23 og er festet til denne, mens den indre, roterbare delen til koplingen 26 drives av akselen 23 ved hjelp av fire tannhjul 33, 34, 35 og 36.

Den indre, roterbare delen til koplingen 26 bæres av en hylse 32 rundt akselen 23,

og roterer således uavhengig av denne. Tannhjulet 33 er festet til den ene enden av hylsen 32 og drives av tannhjulet 34, som er festet til akselen 23, gjennom et tannhjulpar, som består av tannhjulene 35 og 36, og er festet til en aksel 37.

Hvis nå bare koplingen 27 tilsluttes en strømkilde, kan akselen 25 rotere synkront med akselen 23. Hvis derimot en ønsker å la akselen 25 rotere sakte, kan dette oppnås ved bare å anvende koplingen 26. Dersom en bruker begge koplingene samtidig, kan det dobbelte av hver koplings normale dreiemoment overføres ved små hastig-heter.

Fig. 5A viser dreiemomentkarakteri-stikken til en hysteresekopling, der ordina-ten svarer til overført dreiemoment og absissen til rotasjonshastigheten, til den akselen som belastes. Innen momentområdet XYZ vil de to akslene rotere synkront, og ved forskjellige momentverdier langs XYZ vil den drevne delen av koplingen ha sine

Claims (2)

1. induserte poler forskjøvet i forhold til polstykkene på den ytre, drivende delen, så nær som ved Y der dreiemomentet er null. Dette kan klargjøres bedre ved først å betrakte punktet Y på absissen. Her er dreiemomentet lik null, og poler induseres i den indre delen like overfor polene til den ytre delen og har motsatt polaritet. Delene vil rotere synkront og polene til ytre og indre del vil forholde seg i samme innbyrdes stil-ling slik som vist på skissen merket Y, fig. 5A. Når dreiemomentet økes langs Y—X, vil den drevne delen henge etter den drivende delen, det vil si at polene i den ytre, drivende delen og de induserte polene i den indre, drevne delen vil være slik plasert i forhold til hverandre at indusert polaritet forårsaket av hvilket som helst, enkelt pol-stykke i den ytre delen er ved å bli motsatt polarisert av det etterfølgende polstykket til den ytre delen, slik som vist på skissen X, fig. 5A.

   Mellom X og D vil et sitørre overført dreiemoment være forårsaket av hvirvel-strømmer som induseres i den indre delen.

   Ved å betrakte det negative momentområdet, linjen YZ, når den ytre delen mot-tar varierende dreiemoment fra den synkront roterende indre delen, fås lignende resultat som ved betraktelsen av området YX ovenfor. Under punktet Z vil et større mottatt dreiemoment av den ytre delen være forårsaket av hvirvelstrømbremseef-fekter. I begge tilfelle er overført arbeid som skyldes hvirvelstrømmer vist skravert, mens det uskraverte arealet DXYO repre-senterer hysteresearbeidet. Ved hensikts-messig konstruksjon av koplingens drevne del kan hvirvelstrømsvirkningene reduse-res betraktelig.

   Fig. 5B og fig. 5C viser karakteristikkene til henholdsvis koplingene 26 og 27 når disse er separat magnetiserte. Hvis koplingen 26 alene magnetiseres, vil akslen 25 på fig. 4 rotere med stor hastighet, og en kan velge et arbeidspunkt R. Hvis koplingen 27 alene magnetiseres, vil akselen 25 rotere med liten hastighet, og ved en tilsvarende dreiemomentverdi som ved R vil arbeidspunktet være S. Hvis de to koplingene er like, og • en like stor og konstant likestrøm tilsluttes hver feltspole, vil ka- rakteristikken til girkassen være summen

   av karakteristikkene på fig. 5B og på fig. 5C som vist på fig. 5D. Av fig. 5D kan en se at det dobbelte av hver koplings normale dreiemoment kan overføres av girkassen pa fig. 4 ved liten rotasjonshastighet. Når begge koplingene på fig. 4 er tilsluttet en strømkilde, kan det oppstå fare for over-heting som skyldes sliring av den hurtig roterende-koplingen 26, og en slik benyttelse av koplingene bør derfor begrenses til nøds-tilfelle. 1. Elektromagnetisk hysteresekopling for overføring.av dreiemomenter ved hjelp av magnetiske krefter, der koplingen omfatter en første roterende del som er fast forbundet med en drivaksel, henholdsvis en dreven aksel, hvilken del omfatter en ring av umagnetisk materiale hvorpå er festet polstykker på hver side slik at polstykkene fra den ene siden rager inn i mellomrom mellom polstykkene fra den andre siden og hvilken del er plassert med sin ytre omkrets overfor en stillestående, ringformet elektromagnet som den er skilt fra med et luftgap, hvilken elektromagnet induserer magnetiske poler i polstykkene slik at det ved polstykkenes indre polflater dannes poler i avstand fra hverandre og med av-vekslende polaritet, hvilke polflater er plassert, adskilt av et luftgap, overfor en annen roterende del som er fast forbundet med den drevne akselen, henholdsvis drivakselen, karakterisert ved at den sist nevnte roterende del består av et ytre, ringformet lag (12) som er dannet av et materiale med stort hysteresetap og som er blitt behandlet slik at den magnetiske aksen mest mulig går i radial retning og som bæres av et nav (11) som består av et materiale med liten reluktans.
2. 2. Elektromagnetisk hysteresekopling som angitt i påstand 1, karakterisert v e d at den sistnevnte roterende dels ytre, ringformede lag (12) i periferien er utstyrt, med langsgående spor (12a).