WO1986005850A1 - Electromagnetic coupling or brakes with electrically changeable holding pewer - Google Patents

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WO1986005850A1
WO1986005850A1 PCT/EP1986/000167 EP8600167W WO8605850A1 WO 1986005850 A1 WO1986005850 A1 WO 1986005850A1 EP 8600167 W EP8600167 W EP 8600167W WO 8605850 A1 WO8605850 A1 WO 8605850A1
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coupling according
permanent magnet
force
armature disk
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PCT/EP1986/000167
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Siegfried Winkelmann
Rudolf Schneider
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Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag
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    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to electromagnetic clutches and brakes according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to improve the known clutches or brakes of the type in such a way that the respective switching states of the driving connections used (armature disk in or out of system) by one Multiple power interruptions cannot be changed on their own and can only be switched on or off by special electrical switching measures.
  • the solution according to the characterizing part of claim 1 is, in particular, that the structural elements determining the balance of forces of the coupling, such as permanent magnet, coil former, air gaps or switching paths, flow cross sections, return spring etc., such an arrangement and dimensions as well as electrical or obtain magnetic fine-tuning to one another that in the de-energized state with the air gap closed, the permanent magnet and with the air gap open, the return spring alone still fixes the position of the armature disk,
  • an electrical switching device is provided in such a way that a change and / or maintenance of the armature disk position can be selected both from or in the opening position and from or in the closing position by means of special switching pulses or reversals of the current direction.
  • Fig. 1B shows the same cross section of the couplings in the open state
  • Fig. 3 shows an electrical circuit diagram for the coupling connection
  • Fig. 4 shows a functional diagram
  • FIG. 5 shows a force-displacement diagram 1A and 1B there is an electrically operable drive connection 8 between a drive shaft 2, which is guided in a machine housing 1, and an output shaft 3, which is coaxial with it, via a drive flange 4 fastened thereon and a coupling 5 upstream thereof
  • This can be in the form of a friction connection 9 or a spur toothing 10, 11 (see also FIG. 2).
  • the bias of the spring 15 can be varied within certain limits and the response limits of the driving connection 8 can be varied or adjusted to torques which may be considered to be impermissible, or the clutch can be blocked at all.
  • the radial guiding of the ring-shaped armature disk 13 made of agnetizable material takes place by means of the spring 15.
  • the heads of the fastening screws 14A, 14B protrude into the correspondingly large axial bores 17A, 17B of the armature disk 13 or of the driving flange 4 with radial play, thereby saving construction space.
  • the rotor flange 12 has approximately the same outer diameter as the armature disk 8 and is arranged on the output-side end of the drive shaft 1 at a distance in front of an end flange 18 of the housing wall 1, into which a magnet carrier ring 19 screwed onto the end flange 18 with axially projecting L -shaped cross-section is fitted, the coaxial web of which radially covers both an annular disk-shaped permanent magnet 20 and a magnet coil 21 having approximately the same outer diameter, the latter in turn also having an L-shaped cross-section.
  • facing coil carrier 22 is embedded and is electrically isolated from this as well as against the magnet carrier 19 by means of insulating material 23 and at least in the region between the magnets also magnetically separated.
  • a large axial annular groove 25 is incorporated into the rotor flange 12 above its hub 24, into which the coaxial webs of the magnet carrier ring 19 and the coil carrier 22 fit with a small radial play P. and a relatively large axial play without contact.
  • the outer edge 26 of the annular groove 25 projects axially on the housing side so far that its front edge covers the magnet coil 21.
  • an area with magnetic insulation 27 is let into the rotor flange 12, by means of which the magnetic lines of force of the permanent magnet 20 are forced, the armature disk 13 to flow radially.
  • a special form of the driving connection 8 is shown as helical claw teeth 10, 11.
  • the number of flanks is selected in a manner known per se so that the axially movable tooth half 11 on the armature disk 13 can be pressed out of the tooth gap of the axially fixed tooth half 10 on the rotor flange 12 when a certain tooth pressure is exceeded.
  • the width of the tooth gap is so large that the teeth still have a clear play in the direction of rotation even when the tooth heads rest in the tooth base of the respective tooth half.
  • FIG. 3 shows a diagram of the electrical switching device 7 for clutch actuation.
  • a direct current source 28 on the input terminals of double switches S1 for ON switching, S2 for OFF switching and S3 for partial excitation of the solenoid coil in accordance with the set value of a current divider 29.
  • the respective output terminals of switches S1, S2, S3 are directly connected to the power connection 6 of the coupling 5.
  • the plus and minus poles in switches S2 and S3 are interchanged with those of switch S1.
  • the switch S3 offers one for the basic function of the Coupling not necessarily required additional application for electrical specification of changed load capacity limits by varying the holding force F by widening or shortening the axial air gap A.
  • the switching path of the armature disk 13 or the spring Force F15 is limited so that either no complete opening of the driving teeth 10, 11 is possible, or the clutch is kept open or closed at all.
  • the spring force can also be adjusted in this way.
  • the magnetic fluxes and spring forces in the different magnet activations are entered by means of dash-dotted lines in Fig. 1.
  • the magnetic flux 30 of the permanent magnet 20 runs on a wide loop over the coil carrier 22, the hub 24 of the driving flange 4 to the armature disk 13 and from there over the outer edge 26 of the driving flange 12 and the outer edge of the magnetic carrier arm 19 back to the permanent magnet 20 in the same sense as the magnetic field 31 of the magnet coil 21 with the same polarity.
  • the spring force F15 is overcome by the magnetic forces F20, F21.
  • the field variation in the magnetic coil 21 with opposite polarity 33 forces the magnetic flux 30 of the permanent magnet 20 together in two small fields 32 in the area of the inner and outer narrow edges of the permanent magnet 20, so that the driving connection 8 by repelling the
  • the armature disk 13 or a larger proportion of the spring force F15 of the disk spring 15 can be opened and then also kept open. 5, in which the holding forces F are plotted over the axial air gap A, the force profiles for different axial air gaps A and their relative profiles or influences can be tracked:
  • the holding force Fpos.tiv max results first from the sum of the tensile force F20 (full line) of the permanent magnet 20 plus the tensile force F21 (dashed line) of the magnet coil 21 minus a maximum spring force F15 ( thin line) and lies above the limit load corresponding to a maximum torque Md.
  • the counteracting total holding force F decreases as a result of a flat falling spring counterforce F15 (thin line).
  • Frictional connection (alternatively) OFF-offset 10 spur toothing on the drive side of 8 11 spur toothing on the output side S3 switch for 12 rotor flange partial excitation 13 armature disk U tension or 14A fastening screws in 4 or 13 current flow 14B 15 disk spring 16 stop (adjusting screw) 17A guide holes in 13 or 4 17B 18 front flange of 1 19 magnetic carrier ring 20 permanent magnet 21 magnetic coil 22 coil carrier 23 insulating material 24 hub of 12 25 ring groove in 12 26 outer edge of 12 27 magnetic insulation 28 DC power source 29 current divider 30 magnetic flux of 20 in de-energized state 31 field profile of 21 with DC polarity 32 field profile of 21 with opposite polarity 33 Displaced fields of 20

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Description

Ele tro agnet upplungen bzw. -bremsen mit elektrisch veränderbarer Haltekraft
Die Erfindung betrifft Elektromagnetkupplungen bzw. -bremsen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist z. B. aus SIEME S-Katalog KB 1982 Fig. 8/7 bekannt, die Haltekraft von Magnetkupplungen dadurch veränderbar zu machen, daß eine Kombination des Elektromagneten mit einem Dauermagneten mit Umkehrpolungsmöglichkeit gewählt wird. So kann eine Unterstützung der Haltekraft des Dauermagneten wäh¬ rend kurzzeitiger Spitzenbelastungen erreicht werden. Diese Kupplungen haben jedoch bisher keine Möglichkeit geboten, daß ohne besondere Vorkehrunger. mechanischer Art, wie Indexiervor- richtung oder dergleichen, sowohl der öffrunσs- als auch der Schließzusta d bei Stromunterbrechung sc lüpffrei exakt bei¬ behalten und somit eine unbeabsichtigte Veränderung des Schalt¬ zustandes bzw. der Relativstellung der Kupplungshälften zuein¬ ander vermieden werden konnte. Ein Zustandswechsel, z. B. ein Stromausfall, führte in aller Regel auch zur Veränderunσ der Lage der Ankerscheibe bzw. zu einem Drehwinkeiversatz der beiden Wellen.
Bei vielen Werkzeugmaschinen, Handhabungsgeräten und Textilmaschinen gibt es jedoch Fälle, z. B. an Webmaschinen, die gleichzeitig sowohl Frottier- als auch Flachgewebe auf¬ weisende Muster herstellen, wo die Haltekraft von Elektro¬ magnetkupplungen zwar veränderbar sein muß, dennoch aber unter keinen Umständen ein Drehwinkelversatz bei Stromunterbrechung bzw. Maschinenabschaltung entstehen darf. Auch bei Verwendung von Zahnkupplungen dürfen Drehwinkelversätze in der Regel nicht entstehen, da immer "Zahn auf Lücke" stehenbleiben muß.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die an sich bekannten Kupplungen bzw. Bremsen der Gattung dahingehend zu verbessern, daß die jeweiligen Schaltzustände der verwendeten Mitnahmever¬ bindungen (Ankerscheibe in Anlage oder außer Anlage) durch ein- fache Stromunterbrechungen allein nicht veränderbar und erst durch spezielle Schaltmaßnahmen elektrischer Art aus- bzw. ein¬ schaltbar sind.
Die Lösung besteht gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 insbesondere darin, daß die das Kräftegleichgewicht der Kupplung bestimmenden Konstruktionselemente, wie Dauermagnet, Spulenkörper, Luft¬ spalte bzw. Schaltwege, Durchflutungsquerschnitte, Rückhol¬ feder usw. , eine derartige anordnungs- und dimensionsmäßige sowie elektrische bzw. magnetische Feinabstimmung zuein¬ ander erhalten, daß im stromlosen Zustand bei geschlossenem Luftεpalt der Dauermagnet und bei geöffnetem Luftspalt die Rückholfeder allein immer noch die Position der Anker¬ scheibe fixieren,
- und daß eine elektrische Schaltvorrichtung derart vorge¬ sehen ist, daß eine Veränderung und/oder Beibehaltung der Ankerscheibenposition sowohl aus bzw. in der öffnungs- als auch aus bzw. in der Schließstellung durch spezielle Schaltimpulse bzw. Stromrichtungsumkehrungen wählbar ist.
Hiermit ist es nun möglich, z. B. Webmaschinen zu bauen, bei denen keine manuelle Neujustage aller Einzelantriebe nach Stromausfällen bzw. Produktionspausen mehr erforderlich ist, ehe neu gestartet werden kann. Bei Werkzeugmaschinen kann die Relativstellung des Hauptantriebes zu den Vorschüben stets so¬ fort beibehalten bleiben. Handhabungsgeräte können ihre be¬ gonnen Bewegungen ohne Neubeginn unmittelbar weiter fortsetzen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran¬ sprüchen angegeben.
Nach Anspruch 2 wird erreicht, daß nur eine an sich be¬ kannte Umpolungseinrichtung zur Schaltstellungs eränderung ausreicht, und die Kupplung auch während den eigentlichen Arbeitsleistungsstellungen stromlos bleiben kann. Nach Anspruch 3 wird eine elektrische Veränderbarkeit der Überlastbarkeitsgrenzen einer Kupplung z. B. für Sicher¬ heitszwecke bzw. wechselnde Einsatzbedürfnisse geschaffen. Nach Anspruch 4 wird erreicht, daß nun auch Zahnkupplungen ohne Gefahr von "Zahn-auf-Zahn-Stellungen" an- und ab¬ schaltbar sind. - Nach Anspruch 5 werden besonders für Dreh omentbegrenzungs- anvendungen geeignete Stirnverzahnungen vorgeschlagen. Nach Anspruch 6 werden zusätzliche Möglichkeiten z. B. für die Schaltsynchronisierung mehrerer gemeinsam eingesetzter Kupplungen durch Feinjustage im Einbauzustand vorgeschla¬ gen.
Nach Anspruch 7 wird eine Möglichkeit geschaffen, Kupp¬ lungen gemäß Anspruch 1 mit Kupplungen an sich gleicher Bauart in einem gemeinsamen Schaltsystem zu kombinieren, wobei jedoch einzelne Kupplungen bei Stromausfall öffnen, während andere wieder erfindungsgemäi bei Stromausfall geschlossen bleiben.
Weitere Vorteilsangaben sind aus der Beschreibung der Zeichnungen zu ersehen, welche ein alle Einzelheiten der Er¬ findung darstellendes Ausführungsbeispiel zeigen.
Fig. 1A zeigt einen Querschnitt durch die Kupplungen im geschlossenen Zustand
Fig. 1B zeigt den gleichen Querschnitt der Kupplungen im geöffneten Zustand
Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Ausführungs¬ form der Mitnahmeverbindung mit einer Stirnver¬ zahnung
Fig. 3 zeigt ein elektrisches Schaltschema für den Kupplungsanschluß
Fig. 4 zeigt ein Funktionsdiagramm
Fig. 5 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm Nach Fig. 1A bzw. 1B steht zwischen einer, in einem Ma¬ schinengehäuse 1 geführten Antriebswelle 2 und einer dazu ko¬ axialen Abtriebswelle 3 über einen darauf befestigten Mitnehmer¬ flansch 4 sowie eine diesem antriebsseitig vorgelagerte Kupp¬ lung 5 eine elektrisch betätigbare Mitnahmeverbindung 8. Diese kann in Form einer ReibVerbindung 9 oder einer Stirnverzah¬ nung 10, 11 (siehe auch Fig. 2) ausgeführt sein. Sie ist einer¬ seits angeordnet auf einer abtriebsseitigen Kreisringfläche am äußeren Umfang eines auf der Antriebswelle 1 befestigten Rotor- flanscheε 12 und andererseits auf einer diesem zugewandten ent¬ sprechenden Kreisringfläche einer Ankerscheibe 13, welche zwi¬ schen dem Retorflanεch 12 und dem Mitnehmerflansch 4 durch an diesen wechselseitig angebrachte Befestigungsschrauben 14A, 14B einer Scheibenfeder 15 um einen Axialluftspalt A axial beweg¬ lich, aber drehfest geführt ist. Die Feder 15 ist dabei so ge¬ formt und gehaltert, daß sie die Ankersch^ibe 13 ständig gegen am Mitnehmerflansch 4 angebrachte stirnseitige Anschläge 16 heranzuziehen bestrebt ist. Wenn diese Anschläge 16 höher als die Feder 15 und z. B. als Konterschrauben ausgeführt sird, kann damit die Vorspannung der Feder 15 in gewissen Grenzen variiert und die Ansprechgrenzen der Mitnahmeverbindung 8 auf eventuell als unzulässig erachtete Drehmomente variiert bzw. justiert oder die Kupplung überhaupt blockiert werden. Die radiale Führung der ringförmigen Ankerscheibe 13 aus agnetisierbarem Material erfolgt durch die Feder 15. Die Köpfe der Befestigungsschrau¬ ben 14A, 14B ragen unter Baulänσenersparnis in entsprechend große Axialbohrungen 17A, 17B der Ankerscheibe 13 bzw. des Mit¬ nehmerflansches 4 mit Radialspiel hinein. Der Rotorflansch 12 weist etwa gleichen Außendurchmesser wie die Ankerscheibe 8 auf und ist auf dem abtriebsseitigen Ende der Antriebswelle 1 mit einem Abstand vor einem Stirnflansch 18 der Gehäusewand 1 an¬ geordnet, in den ein am Stirnflansch 18 angeschraubter Magnet- träσerring 19 mit axial vorspringendem L-förmigen Querschnitt eingepaßt ist, dessen koaxialer Steg sowohl einen ringscheiben¬ förmigen Dauermagnet 20 als auch eine etwa gleichen Außendurch- esεer aufweisende Magnetspule 21 radial überdeckt, wobei letz¬ tere ihrerseits in einem ebenfalls L-förmigen Querschnitt auf- weisenden Spulenträger 22 eingebettet und sowohl gegen diesen als auch gegen den Magnetträger 19 mittels Isolierstoff 23 elek¬ trisch und zumindest im Bereich zwischen den Magneten auch mag¬ netisch getrennt ist. In den Rotorflansch 12 ist oberhalb seiner Nabe 24 antriebsseitig eine große axiale Ringnut 25 eingearbei¬ tet, in welchen die koaxialen Stege des Magnetträgerringes 19 und des Spulenträgers 22 mit einem kleiren Radialspiel P. und einem relativ großen Axialspiel ohne Berührung hineinpassen.
Der Außenrand 26 der Ringnut 25 springt dabei gehäuseseitig axial so weit vor, daß seine Vorderkante die Magnetspule 21 über¬ deckt. Etwa in der Mitte des Bodens der Ringnut 25 und damit auch axial vor der Mitte der Magnetεpule 21 ist in den Rotor- flanεch 12 ein Bereich mit magnetischer Isolation 27 eingelas¬ sen, durch den die magnetischen Kraftlinien des Dauermagneten 20 gezwungen werden, die Ankerscheibe 13 radial zu durchströmen.
Nach Fig. 2 ist eine Sonderform der Mitnahmeverbindung 8 als Schrägklauenverzahnung 10, 11 dargestellt. Dabei ist die Zah flanker.schräge auf an sich bekannte Weise so gewählt, daß die axial bewegliche Verzahnunσshälfte 11 an der Ankerεcheibe 13 bei Überschreitung eines bestimmten Zahndruckes aus der Zahn¬ lücke der axial festen Verzahnungshälfte 10 am Rotorflansch 12 herausσedrückt werden kann. Weiterhin ist die Breite der Zahn¬ lücke so reichlich, daß die Zähne selbst bei Anlage der Zahn¬ köpfe im Zahngrund der jeweiligen Zahnhälfte noch ein deutliches Spiel in Drehrichtung aufweisen.
In Fig. 3 ist ein Schema der elektrischen Schalteinrich¬ tung 7 zur Kupplungsbetätigung dargestellt. Plus- und Minuspole einer Gleichεtromquelle 28 liegen dort an den Eingangsklemmen von Doppelschaltern Sl für EIN-Schaltung, S2 für AUS-Schaltung und S3 für eine Teilerregung der Magnetspule gemäß eingestelltem Wert eines Stromteilers 29. Die jeweiligen Ausgangsklemmen der Schalter Sl, S2, S3 sind mit dem Stromanschluß 6 der Kupplung 5 direkt verbunden. Dabei sind jedoch die Plus- und Minuspole bei den Schaltern S2 und S3 gegenüber denen von Schalter Sl ver¬ tauscht. Der Schalter S3 bietet eine für die Grundfunktion der Kupplung nicht unbedingt erforderliche zusätzliche Anwendungs¬ möglichkeit zur elektrischen Vorgabe veränderter Belastbarkeits¬ grenzen mittels Variation der Haltekraft F durch Verbreiterung bzw. Verkürzung des axialen Luftspaltes A.
In Fig. 4 sind die Variationsmöglichkeiten der Haltekraft F in Abhängigkeit von Spannung U und Stromrichtung graphisch dar¬ gestellt. Ein Stromstoß mit Spannung U+ über Schalter Sl bewirkt nach Überwindung der Rückhaltekraft der Scheibenfeder 15 ein Schließen der Kupplung 5 in einer Stellung, in der die Kraft des Dauermagneten 20 dank kleinen Luftspaltes A zum Festhalten in der EIN-Rückungsstellung der Kupplung alleine ausreicht. Somit bleibt die Mitnahmeverbindung 8 dann auch im stromlosen Zustand geschlossen, so lange, bis ein Stromstoß mit der Spannung U- über den Schalter S2 nach Überwindung der Rückhaltekraft des Dauermagneten 20 die Rückkehr der Ankerscheibe 13 in die öff- nungsεtellung bewirkt, in der sie nach Erreichung der Endstel¬ lung durch die Rückhaltekraft F15 der Scheibenfeder 15 festge¬ halten wird. - Aus Deutlichkeitsgründen wurde hier auf die Dar¬ stellung der mit Schalter S3 zusätzlich gebotenen Variations¬ möglichkeiten verzichtet. Diese Möglichkeiten beruhen darauf, mit einer reduzierten, gegenpoligen Teilspannung einen Strom¬ stoß auszulösen, welcher die Stirnverzahnung 10, 11 nur teil¬ weise zu öffnen imstande ist, so daß sie bei Belastung mit höheren Drehmomenten leichter selbst aufspringen kann. Sobald das zu übertragende Drehmoment den der Haltekraft beim ent¬ sprechenden Flankenwinkel entsprechenden Wert übersteigt. Die Ankerscheibe 13 wird dabei durch das Drehmoment aus der Ver¬ zahnung gewiesen. So kann das abzusichernde Drehmoment allein durch gegengepolte Teilerregunσ der Magnetspule 21 stufenlos verändert und die jeweilige Maschine unterschiedlichen Betriebs- zuständen leicht und zuverlässig in reproduzierbarer Weise an¬ gepaßt werden. Eine Dauereinstellung kann bei Bedarf bewirkt werden, indem z. B. mittels verstellbarer Anschläge 16 bzw. Stellschrauben der Schaltweg der Ankerscheibe 13 bzw. die Feder- kraft F15 so begrenzt wird, daß entweder kein vollständiges öffnen der Mitnahmeverzahnung 10, 11 mehr möglich ist, oder die Kupplung überhaupt offen- bzw. geschloεsengehalten wird. Auch kann so die Federkraft nachjuεtiert werden.
Die Magnetflüsse und Federkräfte bei den verschiedenen Magnetaktivierungen sind mittels strichpunktierter Linien in Fig. 1 eingetragen. Im stromlosen, geschlossenen Zustand der Kupplung 5 verläuft der Magnetfluß 30 des Dauermagneten 20 auf weiter Schleife über den Spulenträger 22, die Nabe 24 des Mit¬ nehmerflansches 4 zur Ankerscheibe 13 und von dort über den Außenrand 26 des Mitnehmerflansches 12 und den Außenrand des Magnetträgerri ges 19 wieder zurück zum Dauermagneten 20 im gleichen Sinne wie das Magnetfeld 31 der Magnetspule 21 bei Gleichpolung. Dabei wird die Federkraft F15 durch die Magnet¬ kräfte F20, F21 überwunden. Der Feldverla.f in der Magnet- εpule 21 bei Gegenpolung 33 drängt den Magnetfluß 30 des Dauer¬ magneten 20 in zwei abgedrängten kleinen Feldern 32 im Bereich der inneren und äußeren Schmalkanten des Dauermagneten 20 zu¬ sammen, so daß die Mitnahmeverbindung 8 durch Abstoßung der Ankerscheibe 13 bzw. größeren Anteil der Federkraft F15 der Scheibenfeder 15 geöffnet und dann auch of engehalten werden kann. Aus dem Kraft-Weg-Diagramm nach Fig. 5, in dem die Halte¬ kräfte F über dem Axialluftspalt A aufgetragen sind, laεsen εich die Kräfteverläufe bei unterschiedlichen Axialluftspal¬ ten A und ihre relativen Verläufe bzw. Einflüεse verfolgen:
Bei Betätigung des Schalters Sl, also bei Einrückung der
Kupplung und gänzlich geschlossenem Axialluftspalt A, ergibt sich zuerst die Haltekraft Fpos.t.i.v max aus der Summe der Zuσ- kraft F20 (volle Linie) des Dauermagneten 20 zuzüglich der Zugkraft F21 (gestrichelte Linie) der Magnetεpule 21 abzüg¬ lich einer maximalen Federkraft F15 (dünne Linie) und liegt über der einem maximalen Drehmoment Md entsprechenden Grenz¬ belastung. Mit zunehmend größer werdendem Axialluftspalt A sinkt die an sich entgegenwirkende Gesamthaltekraft F in¬ folge flacher fallender Federgegenkraft F15 (dünne Linie) zu- erst steil, später sanfter ab, bis (im Beispiel bei etwa 50 % von A) die Federkraft F15 die Zugkraft F20 des Dauermagneten 20 überwiegt und die Kupplung 5 daher nun allein durch die Feder 15 vollends geöffnet werden kann, solange die Kraft F21 der Magnet¬ spule 21 fehlt. Kommt jedoch danach bei Betätigung des Schal¬ ters S2 zu der an sich infolge des großen Axialluftspaltes A ja nur relativ kleinen Mag 'netkraft F20mm. nur eine, ebenfalls rela- tiv kleine Spulenkraft F21 hinzu, erhöht sich auch in der voll¬ kommen ausgerückten Stellung der Kupplung 5 die gesamte Halte¬ kraft Fposi.t.i.v auf einen die Federkraft 15 wieder übersteigenden
Wert Fposi.t.i.v mm. ,' und der Weσ- zurück in die EIN-Rückstellung der Kupplung 5 kann mit schnell zunehmenden Magnet- und Spulen¬ kräften Fposi.t.i.v wieder beσ-innen. Ein Zug^kraftverlauf F21part. für eine z. B. über den Schalter S3 nur teilerregte Magnetspule 21 iisstt ssttrriicchhpp ^uunnkkttiieerrtt ffüürr eeiinneenn WWeerrtt FF2211part, max entsp erechend 50 % des maximalen Drehmomentes Md σezeichnet
Bei einem ebenso steilen Kräfteabfall mit größer werdendem
Axialluftspalt A aus der EIN-Rückstellung der Kupplung 8 heraus ist die Haltekraft F21part, sehen nach etwa 10 % des Weαes kleiner als die Haltekraft geworden, die einen minimalen Dreh¬ moment Mdmm. entsp cricht, so daß letzteres die Kuprprlunσ vollends alleine wieder öffnen und die Feder 15 sie dann auch weiter offenhalten kann.
Bezugszeichen.
1 Gehäuεewand A Axialluf spalt 2 Antriebswelle F Anzugskräfte
3 Abtriebswelle Md Drehmomente
4 Mitnehmerflansch R Radialspiel
5 Kupplung Sl Schalter für
6 Stromanschluß an 5 EIN-Rückung
7 Schalteinrichtung von 8
8 Mitnahmeverbindung von 5 S2 Schalter für
9 Reibverbindung (alternativ) AUS-Rückung 10 Stirnverzahnung antriebsseitig von 8 11 Stirnverzahnung abtriebsseitig S3 Schalter für 12 Rotorflansch Teilerregung 13 Ankerscheibe U Spannung bzw. 14A Befestigungsschrauben in 4 bzw. 13 Stromfluß 14B 15 Scheibenfeder 16 Anschlag (Stellschraube) 17A Führungsbohrungen in 13 bzw. 4 17B 18 Stirnflansch von 1 19 Magnetträgerring 20 Dauermagnet 21 Magnetspule 22 Spulenträger 23 Isolierstoff 24 Nabe von 12 25 Ringnut in 12 26 Außenrand von 12 27 Magnetische Isolation 28 Gleichstromquelle 29 Stromteiler 30 Magnetfluß von 20 in stromlosem Zustand 31 Feldverlauf von 21 bei Gleichpolung 32 Feldverlauf von 21 bei Gegenpolung 33 Abgedrängte Felder von 20

Claims

A n s p r ü c h e
1. Elektromagnetkupplung bzw. -bremse mit durch Gegenpolung elektrisch veränderbarer Anzugskraft indem dem Magnetfeld eines Dauermagneten (20) ein elektromagnetisches Magnetfeld überlagert wird, mit einer in einem Gehäuse umlaufenden Antriebswelle (2) , welche von einem ringförmigen Magnetkörper (19, 20, 21, 22) umschlossen wird, der an der Wand (1) des Gehäuses befestigt ist und eine mit dem Dauermagneten (20) kombinierte Elektromagnetspule (21) enthält, und der mit einem mit der Antriebswelle (2) drehfest ver¬ bundenen Rotorflansch (12) zusammenarbeitet, der durch eine ringförmige magnetische Isolation (27) in ein Nabenteil (24) und ein Außenranc'reil (26) unterteilt ist, wobei zwischen dem Rotorflansch (12) und der auf einer Ab¬ triebswelle (3) befestigten Ankerscheibe (13) eine durch Axialbewegung der Ankerscheibe (13) schließbare Mitnahme¬ verbindung (8) besteht, und auf die Ankerscheibe (13) eine Feder (15) in Öffnungs¬ richtung wirkt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , a) daß im stromlosen Zustand der Elektromagnetspule (21) die Elektromagnetkupplung im je¬ weiligen Schaltzustand gehalten wird, b) und zwar im geschlossenen Zustand durch die Kraft des Dauermagneten (20) , c) und im geöffneten Zustand durch die Kraft der Feder (15) , d) und daßdie Elektromagnetspule (21) nur kurzzeitig zum Um¬ schalten mit der Schaltrichtung entsprechend gepoltem Strom erregt wird.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß elektrische Mittel (Sl, S2 und ggf. S3) vorgesehen sind, um die Schaltzustände der Mitnahmeverbin¬ dung (8) mittels kurzer Stromimpulse definierter Richtung zu verändern.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , ili ve>ri -ierlichen Drehmomentgrenzen (Md) zuordenbare Mittel (S3) zur Beaufschlagung der Elektromagnet¬ spule (21) im geschlossenen Zustand mit negativen Teilströ¬ men (U-) vorgesehen sind, während deren Aktivierung die Mit¬ nahmeverbindung (8) bei Überschreitung vorgebbarer Drehmoment¬ grenzen (Md) in Öffnungslage geht.
4. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mitnahmeverbindung (8) aus einander zugewandten Stirnverzahnungen (10, 11) auf dem Rotorflansch (12) und der Ankerscheibe (13) besteht.
5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Stirnverzahnung (10, 11) mit schrä¬ gen Zahnflanken ausgeführt ist.
6. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mechanische Mittel (16) vor¬ gesehen sind, um ein vorgebbares Überlastungsdrehmoment (Md) , bei welchem die Mitnahmeverbindung (8) öffnet, fest einzustellen,
7. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mechanische Mittel (16) vor¬ gesehen sind, während deren Aktivierung die Mitnahmeverbin¬ dung (8) in Öffnungsstellung bleibt.
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