WO1998023025A1

WO1998023025A1 - Magnetisches planetengetriebe

Info

Publication number: WO1998023025A1
Application number: PCT/EP1997/006345
Authority: WO
Inventors: Gerd Schüssler; Jürgen Lindner
Original assignee: Schuessler Gerd; Lindner Juergen
Priority date: 1996-11-16
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1998-05-28
Also published as: TW355869B

Abstract

Vorgeschlagen wird ein magnetisches Planetengetriebe mit einer Antriebswelle und einer dazu koaxialen Abtriebswelle, die jeweils mit mindestens einem Rad verbunden sind, wobei jedes Rad entlang seines Umfanges mit alternierend ausgerichteten Magneten versehen ist und das Drehmoment berührungslos durch die Felder der Magnete zwischen den Rädern übertragen wird. Dieses Getriebe zeichnet sich dadurch aus, daß ein weiteres Rad vorhanden ist, das entlang seines Umfanges mit Magneten (8) alternierender Ausrichtung versehen ist und dessen Achse zu Antriebs- und Abtriebswelle (1, 3) parallel ist, das weitere Rad und die Räder der Wellen unter beliebiger Zuordnung die Räder (2, 4, 6, 7) eines Planetengetriebes bilden, das ein zentrales Sonnenrad (4), ein koaxiales Außenrad (2, 6) und ein Planetenrad (7) aufweist, wobei das Planetenrad (7) auf Sonnenrad (4) und Außenrad (2, 6) abrollt, und eines der Räder (2, 4, 6, 7) des Planetengetriebes, gegen das Antriebs- und Abtriebswelle (1, 3) drehbar sind, zur Achse beider Wellen raumfest ist.

Description

Magnetisches Planetengetriebe

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Planetengetriebe mit einer Antriebswelle und einer dazu koaxialen Abtriebswelle, die jeweils mit mindestens einem Rad verbunden sind, wobei jedes Rad entlang seines Umfanges mit alternierend ausgerichteten Magneten versehen ist und das Drehmoment berührungslos durch die Felder der Magnete zwischen den Rädern und damit auch zwischen den Wellen übertragen wird.

Magnetische Getriebe gestatten die berührungslose Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle und zeichnen sich durch entsprechend geringe Reibungsverluste sowie eine niedrige Geräuschentwicklung aus. Sie eignen sich daher für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen, wobei sich insbesondere bei hohen Dreh- zahlen erhebliche Vorteile gegenüber mechanischen Getrieben ergeben.

Aus der Druckschrift DE 42 23 815 ist ein magnetisches Getriebe mit koaxialen Antriebs- und Abtriebswellen bekannt, die entlang ihres Um- fangs mit Magneten alternierender Ausrichtung versehen sind. Zweckmäßig sind die Magnete dabei auf endseitig an den Wellen befestigten Rädern oder Scheiben angeordnet, Entsprechend der abwechselnden Folge magnetischer Nord- und Südpole variiert das Feld periodisch im Bereich des Umfangs beider Wellen, so daß sowohl energetisch günstige als auch ungünstige Ausrichtungen relativ zueinander existieren. Folglich bewegen sich die Wellen - analog einem mechanischen Form- Schluß - stets zueinander synchron, wobei die Übersetzung durch unterschiedliche Polzahlen auf beiden erreicht wird.

Im Stande der Technik wird der koaxiale Aufbau des Getriebes realisiert, indem beide Wellen mittels ortsfester magnetischer Flußführungselemente, beispielsweise Eisenblechen, aufeinander einwirken, so daß sich die Magnete im Abstand zueinander bewegen können, Die nachteilige Folge dieses Aufbaus besteht darin, daß Streuverluste das maximal übertragbare Drehmoment begrenzen sowie eine lückenlose Anordnung der Magnete entlang des Umfangs und damit eine gleichmäßige Drehmomentübertragung nicht möglich ist. Weiterhin führt die beständige Umpolung der Flußführungselemente während der Drehung der Wellen zu erheblichen Energieverlusten durch Hysterese, die insbesondere bei hohen Drehzahlen des Magnetgetriebes eine hohe Wärmeentwicklung zur Folge haben. Zudem werden Wirbelströme in den Führungs- elementen induziert, die gleichfalls eine Verminderung des Wirkungsgrades zur Folge haben. Schließlich ist das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch das Verhältnis der Polzahlen beider Wellen vorgegeben und damit auf Werte begrenzt, die sich durch geeignete Anordnungen der Magnete erreichen lassen.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Entwicklung eines insbesondere für hohe Drehzahlen geeigneten magnetischen Getriebes mit koaxialen Antriebs- und Abtriebswellen zur Aufgabe gestellt, das einen verbesserten Wirkungsgrad zeigt und bei Verwendung von Bauteilen mit einheitlichen Abmessungen verschiedenste Übersetzungsverhältnis- se über einen großen Bereich hinweg ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein magnetisches Planetengetriebe gemäß der Lehre der Ansprüche gelöst.

Das vorgeschlagene magnetische Getriebe umfaßt neben der Antriebswelle und Abtriebswelle ein weiteres bzw. zusätzliches Rad, dessen Achse zu den Wellen parallel ausgerichtet ist. Ebenso wie die Wellen ist das Rad entlang seines Umfanges mit Magneten in alternierender Ausrichtung versehen, wofür sich insbesondere Permanentmagnete anbieten. Um eine gleichmäßige Drehmoment-Übertragung zu gewährleisten, ist zweckmäßig eine gerade Zahl von Polen in äquidistanter Anordnung entlang des Umfangs vorzusehen, so daß eine alternierende Magnetausrichtung unter Vermeidung gleichartiger benachbarter Pole möglich ist.

Räder und Wellen bilden ein Planetengetriebe mit einem zentralen Sonnenrad, einem Außenrad und einem oder mehreren Planetenrädern, die auf Außen- und Sonnenrad abrollen. Dabei ist die Zuordnung der Elemente der vorgesehenen Übersetzung entsprechend variierbar, d. h. jedes der Räder und somit auch das zusätzliche Rad kann das Sonnenrad, Außenrad oder Planetenrad des Getriebes sein. Dasjenige der Räder des Planetengetriebes, welches weder Antrieb- noch Abtrieb bildet, ist stets zur Achse beider Wellen raumfest, also allenfalls um solche Achsen drehbar, die nicht zur Wellenachse koaxial sind. Es bietet sich an, das bzw. die Planetenräder auf einem Planetenträger drehbar anzubringen, so daß sich ihre Führung verbessert. Stellt das Planetenrad den An- oder Abtrieb des Getriebes dar, so ist ein mit der jeweiligen Welle verbundener Planetenträger erforderlich.

Das vorgeschlagene Planetengetriebe ist wartungsarm, da es aufgrund der berührungslosen Drehmomentübertragung keine Schmiermittel benötigt. Daneben gestattet der schmiermittelfreie Betrieb die Erreichung extrem hoher Drehzahlen, die sich mit mechanischen Getrieben nicht er- reichen lassen, da das Schmiermittel unter dem Einfluß der Fliehkräfte von den Oberflächen ihrer Übersetzungselemente weggeschleudert wird. Weiterhin ist das Getriebe aufgrund seiner berührungslos gekoppelten Elemente auch bei hohen Drehzahlen geräuscharm und abnutzungsfrei. Da die Kraftübertragung zwischen den Wellen ohne magnetische Fluß- führungselemente er folgt, werden sowohl Hysterese- als auch Wirbelstromverluste vermieden, so daß ein hervorragender Wirkungsgrad die Folge ist, der auch bei hohen Drehzahlen erhalten bleibt. Durch unterschiedliche Ankopplungen der Antriebs- und Abtriebswelle sowie Polzahlen der Räder sind verschiedenste Über- und Untersetzungsver- hältnisse bei gleichen Radabmessungen möglich. Ein weiterer Vorteil des magnetischen Planetengetriebes besteht darin, daß das Abtriebsrad bei Überlast durchrutscht, ohne daß Schädigungen oder Abnutzungen entstehen. Sobald das Grenzdrehmoment, das durch Feldstärke und Zahl der Magnete vorgegeben ist, wieder unterschritten wird, findet erneut eine gekoppelte Bewegung der Wellen statt, Entsprechend wirkt das Getriebe gleichzeitig als wartungsfreie Überlastkupplung.

Als zweckmäßig erweist sich insbesondere ein Getriebeaufbau mit feststehendem Außenrad, bei dem das oder die Planetenräder mit der An- triebs- oder Abtriebswelle verbunden sind. In diesem Fall greift die Welle an einem Planetenträger an, auf dem die Planetenräder um ihre Achse drehbar befestigt sind. Bei mehreren Planetenrädern ist eine symmetrische Anordnung zur Wellenachse bevorzugt.

In der praktischen Anwendung ist das Übersetzungsverhältnis eines ein- zelnen Planetengetriebes auf Werte von maximal etwa 12 begrenzt, Größere Übersetzungsverhältnisse erfordern entweder Räder mit sehr geringen Polzahlen, die eine ungleichmäßige Drehmomentübertragung zur Folge haben, oder große Abmessungen des Planetengetriebes, wenn das notwendige Polzahlverhältnis durch eine vergrößerte Zahl der Magnete erreicht werden soll. Wesentlich größere Übersetzungsverhältnisse lassen sich bei gleichmäßiger Drehmomentübertragung erreichen, indem zwei koaxiale Planetengetriebe ein Differenzgetriebe bilden. Sowohl das Sonnenrad, an dem die Antriebs- oder die Abtriebswelle befestigt ist, als auch die Planetenräder sind beiden Planetengetrieben ge- meinsam. Die jeweils andere Welle ist starr mit dem Außenrad des einen Planetengetriebes verbunden, während das andere Außenrad ortsfest ist. Unterscheidet sich die Polzahl P3 des feststehenden von der Polzahl P4 des drehbaren Außenrades, so beträgt das Übersetzungsverhältnis des Differenzgetriebes P1 + P3 P4

I =

P1 P3 - P4 wenn P1 die Polzahl des Sonnenrades ist. Sind die P3 und P4 nahezu gleich groß, so lassen sich folglich extrem große und kleine Übersetzungen realisieren. Da die Polzahlen auf den Rädern zweckmäßig gerade sind, unterscheidet sich die Polzahl beider Außenräder zur Erzielung eines hohen Übersetzungsverhältnisses bevorzugt um zwei oder vier. In der Praxis sind Werte des Verhältnisses um 400 erreichbar, die durch die mi- nimalen Abmessungen der Magnete und die maximalen Raddurchmesser begrenzt sind, Mit dem Differenzgetriebe lassen sich folglich bei gegenüber einem einzelnen Planetengetriebe nahezu unveränderten Außenmaßen extrem hohe Übersetzungsverhältnisse und damit Drehzahlen erreichen.

Bei einem mechanischen Getriebe ist eine gleichmäßige und spielarme Drehmomentübertragung nur dann realisierbar, wenn die Abmessungen und Abstände von Zähnen und Ausnehmungen ineinander greifender Räder aufeinander abgestimmt sind. Im Gegensatz dazu hat ein magnetischer Pol unabhängig von seinen Abmessungen stets eine eindeutig fest- gelegte, optimale Position in einem Magnetfeld. Somit läßt sich eine gleichmäßige Drehmomentübertragung auch dann sicherstellen, wenn die Breite der Magnete oder ihr Abstand auf unterschiedlichen Rädern des Getriebes in Umfangsrichtung voneinander abweicht. Insbesondere lassen sich auf beiden Außenrädern des Differenzgetriebes bei gleichem Durch- messer unterschiedliche Polzahlen anbringen. In der vorteilhaften Folge wird die Fertigung durch Verwendung einheitlicher oder zumindest in ihren Abmessungen gleicher Bauteile erheblich vereinfacht. Aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung unterschiedlicher Planetenrollen können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe während eines Umlaufes geringe Drehmomentschwankungen entstehen. Zur Vermeidung wird vorgeschlagen, die Magnete geschrägt, d.h. im Winkel zur Wellenachse, auf Rollen bzw. Rädern anzubringen. Die Anbringung kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise durch Aufkleben, reibschlüssiges Einklemmen oder formschlüssiges Einsetzen in Aussparungen.

Im allgemeinen ist es üblich, die Räder eines Planetengetriebes in einer Ebene senkrecht der Wellenachse anzuordnen. Dabei befinden sich die Pole der Magnete zweckmäßig jeweils am äußeren Umfang der Räder. Eine vorteilhafte Alternative besteht darin, ein Planeten- oder Differenzgetriebe als Scheibengetriebe auszufahren. In diesem Fall befinden sich die Pole der Magnete auf den axialen Stirnseiten scheibenförmiger Rä- der, wobei die Anordnung nahe dem Umfang zur Maximierung des übertragbaren Momentes bevorzugt ist. In Projektion parallel der Wellenachse besteht somit eine randseitige Überlappung derjenigen Räder, die aufeinander abrollen. Mit Scheibengetrieben lassen sich speziell hohe Antriebsleistungen in vorteilhafter Weise übersetzen. Zur Übertragung hoher Drehmomente ist es denkbar, ein Mehrfachscheibengetriebe zu verwenden, bei dem jedem Rad des Planeten- bzw. Differenzgetriebes mehrere Scheiben entsprechen.

Das erfindungsgemäße Planetengetriebe kann insbesondere zusammen mit einer Spindel eingesetzt werden, welche zum rotatorischen Antrieb einer Maschine oder eines Werkzeuges mit hoher Drehzahl und Leistung, insbesondere oberhalb von 10.000 U/min und 1 kw Nennleistung dient. Dazu wird die Spindel mit der Abtriebswelle des erfindungsgemäßen Planetengetriebes gekoppelt oder stellt diese Abtriebswelle dar. Die Antriebswelle ist dabei mit einem Motor mit niedriger maximaler Dreh- zahl gekoppelt. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle stellt dabei den Quotienten aus der maximalen Drehzahl des Motors und der maximalen Solldrehzahl der Spindel dar.

Dabei lassen sich als Antrieb handelsübliche Motoren niedriger maximaler Drehzahl im Bereich zwischen 1000 und 3000 U/min einsetzen, falls eine geeignete Umsetzung der Drehzahl erfolgt. Derartige Motoren benötigen weder eine aufwendige Steuerung noch sind sie in ihrem mechanischen Aufbau aufwendig, so daß sich erhebliche Kosteneinsparungen ergeben. Für die erforderliche Drehzahlumsetzung dient dabei das erfindungsgemäße magnetische Getriebe zwischen Spindel und Motor. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle des magnetischen Getriebes ist dabei der Quotient aus der maximalen Drehzahl des Motors und der maximalen Solldrehzahl der Spindel. Auf diese Weise lassen sich Drehzahlen oberhalb von 10.000 U/min erreichen, wobei mechanische Leistungen im Bereich einiger kw übertragbar sind. Das entgegengesetzte Ende der Spindel ist zweckmäßigerweise mit einer Werkzeugaufnahme, etwa einer Spannzange versehen, welche die Ankopplung von z.B. Schleif-, Bohr- oder Fräsvorrichtungen gestattet. Die Spindellager sind bevorzugt lebensdauerge- schmiert, wobei sich Labyrinthdichtungen aufgrund der hohen Drehzah- len zu ihrem Verschluß anbieten. Die mit dem erfindungsgemäßen Getriebe gekoppelte Spindel zeichnet sich durch einen guten Wirkungsgrad und eine geringe Geräuschentwicklung aus. Dies beruht auf der berührungslosen und damit reibungsfreien Kraftübertragung innerhalb des magnetischen Getriebes. Aus dem gleichen Grund ist die Spindel bei le- bensdauergeschmierten Lagern wartungsfrei, da weder eine mechanische Abnutzung des magnetischen Getriebes erfolgt noch eine Schmierung seiner Elemente notwendig ist.

Bei dem Motor handelt es sich dabei zweckmäßigerweise um einen

Elektromotor, wie er sich als Antrieb von Maschinen und Werkzeugen bewährt hat. Speziell geeignet ist ein Frequenz-Asynchronmotor, dessen Drehzahl durch einen Frequenzumrichter vorgegeben oder mit ihm regelbar ist.

Um die Handhabung und den Aufbau der Spindel zu vereinfachen, weist sie vorzugsweise ein mit dem magnetischen Getriebe gemeinsames Ge- häuse auf, das sie ganz oder teilweise umgibt und damit einen Berührungsschutz im rotierenden Zustand bildet sowie ihre Lager aufnimmt. Dabei kann das Gehäuse auch unmittelbar als Stator eines Planetengetriebes dienen, indem die ortsfesten Magnete des Getriebes an der Gehäuseinnenseite befestigt sind. Weiterhin ist zur Vereinfachung des Auf- baus denkbar, daß die Spindel die Abtriebswelle des magnetischen Getriebes ist und die Pole des Sonnenrades gegebenenfalls unmittelbar an ihr befestigt sind.

Im allgemeinen ist eine direkte Ankopplung des Motors an die Antriebswelle des magnetischen Getriebes vorgesehen. Als vorteilhafte Alterna- tive bietet sich an, die Kopplung durch einen Antriebsriemen zwischen Motorwelle und Antriebswelle des magnetischen Getriebes vorzunehmen. Mit dem derart erzeugten Riemengetriebe ist mittels Riemenscheiben unterschiedlicher Radien auf beiden Wellen eine zusätzliche Übersetzung zur Erreichung höchster Drehzahlen möglich, vorzugsweise um einen Faktor im Bereich von 1 bis 2.

Zweckmäßigerweise beträgt das Übersetzungsverhältnis des magnetischen Getriebes zwischen 2 und 20, vorzugsweise 4 bis 6. Auf diese Weise lassen sich bei einer Drehzahl des Motors von 3.000 U/min Spindeldrehzahlen bis zu 60.000 U/min erreichen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele näher erläutert sind. Von den Zeichnungen zeigen in prinzipienhafter Darstellung: Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes magnetisches Planetengetriebe, welches mit einer Spindel ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetengetriebes in Form eines Differenzgetriebes,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform in Form eines Scheibengetriebes,

Fig. 5 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, welches mit einer Spindel und einem Motor gekoppelt ist und

Fig. 6 eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform zu der in der in Fig. 5 gezeigten.

Funktionsweise und Aufbau eines erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes bzw. Planetengetriebes lassen sich anhand der Fig. 1 beschreiben, die einen Längsschnitt in Form eines Winkelschnittes analog der Linie C-D der Fig. 3 durch das Gehäuse 22 darstellt. Das in der Fig. 1 gezeigte Planetengetriebe ist aufgebaut aus einem zentralen Sonnenrad 4, einem Außenrad 2 und Planetenrädern 7, die zwischen dem Sonnenrad 4 und dem Außenrad 2 abrollen und auf einem Planetenträger 1 1 um die Achsen 10 drehbar befestigt sind. Dabei erfolgt die Kraftübertra- gung im Gegensatz zu einem mechanischen Getriebe nicht durch den formschlüssigen Eingriff der Räder 2, 4, 7, sondern durch die Kraftwirkung entlang ihres Umfanges angeordneter Magnete 8. Insbesondere stehen die Räder 2, 4, 7 nicht in mechanischem Kontakt miteinander, sondern ihre synchrone Bewegung wird durch die anziehenden und ab- stoßenden Kräfte der magnetischen Pole bewirkt.

Die Antriebswelle 3 des Planetengetriebes setzt den starr mit ihr verbundenen Planetenträger 1 1 in Rotation, so daß die Pianetenräder 7 auf dem starr mit dem Gehäuse 5 verbundenen Außenrad 2 abrollen und auf diese Weise das Sonnenrad 4 in Rotation versetzen. Dabei wird das Übersetzungsverhältnis durch die Polzahl der Magnete 8 entlang des Umfanges des Sonnenrades 4 und des Außenrades 2 bestimmt. Das Sonnenrad 4 ist mit der Spindel 1 ' verbunden oder wird, wie im darge- stellten Beispiel, von ihrem Ende gebildet, d.h. die Spindel V ist hier die Abtriebswelle 1 des erfindungsgemäßen Getriebes. Lager 17 bis 20 dienen zur Führung der drehbaren Teile und ermöglichen insbesondere die Rotation von Antriebswelle 3 und Spindel V relativ zueinander und gegenüber dem Gehäuse 5.

Im Ergebnis entsteht auf diese Weise eine preiswerte Antriebsspindel für Werkzeuge und Maschinen hoher Drehzahl, die einen guten Wirkungsgrad aufweist, geräuscharm ist und einen einfachen Aufbau besitzt.

Eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes zusammen mit einer Spindel zeigt die Fig. 5, die gemeinsam mit dem erfindungs- gemäßen Getriebe im Gehäuse 5 angeordnet und an ihrem Ende mit einer Werkzeugaufnahme 23 versehen ist, in der sich beispielsweise ein Fräskopf 24 zur Bearbeitung eines Werkstückes 25 festlegen läßt. Der Antrieb der Spindel 1 ' erfolgt durch einen handelsüblichen Elektromotor 26, der mittels eines Antriebsriemens 27 auf die Antriebswelle 3 des Getriebes einwirkt. Durch unterschiedliche Durchmesser der Scheibenräder 29, über die der Antriebsriemen 27 verläuft, läßt sich dabei die Übersetzung zwischen Elektromotor 26 und Antriebswelle 3 verändern.

In der Fig. 6 ist eine alternative Kopplung des Elektromotors 26 an die Antriebswelle 3 dargestellt, die in diesem Fall mit einer Balgkupplung 30 erfolgt. Ansonsten entspricht der Aufbau der Vorrichtung dem vorbeschriebenen Beispiel.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes bzw. Planetengetriebes stellt das in der Fig. 2 gezeigte Differenzgetriebe dar. Dabei werden Teile, die dem in der Fig. 1 gezeigten Getriebe entsprechen, auch mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dieses Differenzgetriebe wird von einem mit der Antriebswelle 3 verbundenen Außenrad 2 einem an die Abtriebswelle 1 gekoppelten Sonnenrad 4, einem starr am Gehäuse 5 befestigten, ortsfesten Außenrad 6 sowie darauf abrollenden Planetenrädern 7 gebildet. Die Kraftübertragung er- folgt dabei berührungsfrei durch auf den Rädern 2, 4, 6, 7 befestigte Magnete 8. Lager 9 ermöglichen die Rotation der Wellen 1 , 3 gegeneinander sowie gegenüber dem Gehäuse 5. Zur Verbesserung der Führung sind die Drehachsen 10 der Planetenräder 7 in einem Planetenträger 1 1 gelagert, der um die Abtriebswelle 1 drehbar ist und ihre Ausrichtung und Anordnung bezüglich der Wellenachse festlegt.

Fig. 2 stellt dabei einen Längs-Winkelschnitt entlang der Linie C-D der Fig. 3 dar, welche wiederum einen Querschnitt entlang der Linie A-B der Fig. 2 zeigt.

Der Querschnitt in Figur 3 macht das Zusammenwirken der Getriebee- lemente durch die Felder der Magnete 8, deren Ausrichtung durch Pfeile dargestellt ist, deutlich. Eine gegenseitige Berührung der Räder findet nicht statt. Wird das Außenrad 2 durch die Antriebswelle 3 in Rotation versetzt, so rollen die Planetenräder 7 bezüglich seiner Oberfläche in der Weise ab, daß die Ausrichtung der Magnete 8 auf den gegenüberlie- genden Oberflächen der Räder 2, 7 stets parallel ist. In analoger Weise richtet sich auch das zentrale Sonnenrad 4 gegenüber den Planetenrädern 7 stets in der Weise aus, daß seine Magnete 8 zu den Magneten 8 benachbarter Planetenräder 7 parallel stehen. Daher wird auch das zentrale Sonnenrad 4 mit der Abtriebswelle 1 in Rotation versetzt, wenn das Außenrad 2 die Planetenräder 7 dreht.

Figur 4 stellt eine alternative Ausführung des Differenzgetriebes als Scheibengetriebe dar. Dabei erfolgt die Bewegung der Bauteile gegeneinander in gleicher Weise wie im vorbeschriebenen Beispiel. Die Magnete 8 sind jedoch auf den Stirnseiten 12 der scheibenförmigen Räder 2, 4, 6, 7 angeordnet. Um eine effektive Kraftübertragung zu gewährlei- sten, sind die Räder 2, 4, 6, 7 in unterschiedlichen Ebenen angeordnet und in axialer Richtung leciiglich durch schmale Spalte 13 beabstandet. In Blickrichtung parallel der Wellen 1 , 3 ergibt sich daher eine zumindest randseitige Überlappung der Räder 2, 4, 6, 7.

Im Ergebnis entsteht ein magnetisches Planetengetriebe, das auch bei hohen Drehzahlen einen hervorragenden Wirkungsgrad aufweist, extrem große Übersetzungen ermöglicht und sich wartungsarm sowie mit geringer Geräuschentwicklung betreiben läßt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetisches Planetengetriebe mit einer Antriebswelle und einer dazu koaxialen Abtriebswelle, die jeweils mit mindestens einem Rad verbunden sind, wobei jedes Rad entlang seines Umfanges mit alternierend ausgerichteten Magneten versehen ist und das

Drehmoment berührungslos durch die Felder der Magnete zwischen den Rädern übertragen wird, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß - ein weiteres Rad vorhanden ist, das entlang seines Umfanges mit

Magneten (8) alternierender Ausrichtung versehen ist und dessen Achse zu Antriebs- und Abtriebswelle (1,3) parallel ist,

- das weitere Rad und die Räder der Wellen unter beliebiger Zuordnung die Räder (2,4,6,7) eines Planetengetriebes bilden, das ein zentrales Sonnenrand (4), ein koaxiales Außenrad (2,6) und ein

Planetenrad (7) aufweist, wobei das Planetenrad (7) auf Sonnenrad (4) und Außenrad (2,6) abrollt, und

- eines der Räder (2,4,6,7) des Planetengetriebes, gegen das Antriebs- und Abtriebswelle (1,3) drehbar sind, zur Achse beider Wel- len raumfest ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch g e ke n n ze i ch n et , daß das Außenrad (2,6) raumfest ist und ein oder mehrere Planetenräder (7) drehbar auf einem Planetenträger (11) befestigt sind, der mit einer der Wellen (1,3) verbunden ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß das Getriebe ein Differenzgetriebe aus zwei Planetengetrieben mit einem gemeinsamen Sonnenrad (4) sowie gemeinsamen Pla- netenrädern (7) ist, wobei die Antriebs- oder Abtriebswelle (1,3) am Sonnenrad (4) befestigt ist, ein Außenrad (6) ortsfest und das andere Außenrad (2) mit der jeweils anderen Welle (1,3) starr verbunden ist, und sich die Anzahl magnetischer Pole beider Außenräder (2,6) um gerade Zahlen unterscheidet.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch g e ke n n ze i ch n et , daß sich die Polzahl beider Außenräder (2,6) um zwei oder vier unterscheidet.

5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß die Breite und/oder der Abstand der magnetischen Pole auf unterschiedlichen Rädern (2,4,6,7) des Planetengetriebes in Um- fangsrichtung voneinander abweicht.

6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß die Magnete (8) im Winkel zur Wellenachse ausgerichtet sind.

7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß die Pole der Magnete (8) auf den axialen Stirnseiten (12) der Räder (2,4,6,7) des Planetengetriebes angeordnet sind und aufeinander abrollende Räder (2,4,6,7) einander in axialer Projektion überlappen.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß

- die Antriebswelle (3) mit einem Motor (26) mit niedriger maximaler Drehzahl gekoppelt ist, die Abtriebswelle (1) mit einer Spindel (1') zum rotatorischen Antrieb einer Maschine oder eines Werkzeuges mit hoher Drehzahl und Leistung gekoppelt ist oder diese Abtriebswelle darstellt und das Übersetzungsverhältnis zwischen der Abtriebswelle (1) und der Antriebswelle (3) der Quotient aus der maximalen Drehzahl des Motors (26) und der maximalen Solldrehzahl der Spindel (1') ist.

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß der Motor ein Elektromotor (26) ist.

10. Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß der Elektromotor (26) ein mittels Frequenzumrichter betriebener Asynchronmotor ist.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g e ke n n ze i c h n et , daß das Übersetzungsverhältnis des magnetischen Getriebes vier bis sechs beträgt.

12. Getriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch g e ke n nze i c h n et , daß das magnetische Getriebe und die Spindel (1') in einem gemeinsamen Gehäuse (2) angeordnet sind.

13. Getriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch g e ke n n ze i ch n et , daß der Motor (26) über einen Antriebsriemen (27) mit der Antriebswelle (3) des magnetischen Getriebes verbunden ist.