WO2010012578A1 - Magnetisch arbeitendes getriebe - Google Patents

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WO2010012578A1
WO2010012578A1 PCT/EP2009/058841 EP2009058841W WO2010012578A1 WO 2010012578 A1 WO2010012578 A1 WO 2010012578A1 EP 2009058841 W EP2009058841 W EP 2009058841W WO 2010012578 A1 WO2010012578 A1 WO 2010012578A1
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gear
transmission
tooth
magnetically operating
teeth
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Eckardt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/005—Magnetic gearings with physical contact between gears

Definitions

  • the invention relates to a magnetically operating gear with at least a first gear and a second gear, wherein each gear has a predetermined number of teeth, each with two tooth flanks.
  • Gears are movable connections of components for transmitting and converting speeds and torques.
  • Known transmissions are mechanical transmissions with gears meshing with each other, with today's transmissions lubricated to reduce friction by means of oil. At high speeds, this lubricating film usually breaks, so that the gears run virtually dry and are destroyed.
  • micromachined gearboxes that run completely without lubrication.
  • parallel plates containing different magnetic sectors with which a speed ratio is to be achieved.
  • the object of the present invention is to provide a magnetically operating transmission, with which high speeds are transferable and which at the same time operates almost wear-free.
  • the magnetically operating transmission according to the invention has at least two gears, i. a first and a second
  • each gear has a predetermined number of teeth, each with two tooth flanks.
  • the transmission of the invention may also have any other number of gears and also the number of teeth of a gear is arbitrary.
  • each tooth flank of the teeth is designed as a magnetic pole, wherein the two tooth flanks of each tooth are designed as two magnetic poles with different polarities.
  • each tooth has a north and a south pole, wherein in each case the north pole on one tooth flank and the south pole on the other tooth flank are formed.
  • two adjacent tooth flanks of two adjacent teeth have different polarities, so that magnetic poles with alternating polarities are formed over all tooth flanks of a toothed wheel. This means that one north pole and one south pole alternate over the tooth flanks of the gear wheel.
  • the two gears are so non-contact in engagement that always face formed as magnetic poles tooth flanks with the same polarity.
  • a north pole of the first gear is thus opposite to a north pole of the second gear (analogous to South Pole South Pole).
  • the teeth face each other without contact with a constant air gap.
  • a constant air gap should be aimed for over as long an angular range / engagement area as possible, so that the lowest possible force fluctuations occur during the power transmission.
  • the force between two magnetic poles is proportional to the inverse of the distance and depends on the
  • F is the attractive force between the poles, cpi and ⁇ 2 are respectively the magnetic flux of a magnetic pole and r is the distance between the poles); it behaves analogously to the Coulomb force between two electrical charges.
  • the involute toothing solves the problem of a constant air gap, since in the conventional gearbox the involute toothing leads to a rolling of the teeth of the two meshing gears, ie to a constant distance, which is almost zero in the case of the classical transmission.
  • the tooth flanks are formed by means of involutes and first and second gear are engaged by means of an involute toothing.
  • the power transmission is adjustable.
  • the teeth may be thicker or have a larger base area, so that the volume increases. Since the force between two magnetic poles depends on the magnetic flux of the poles and consequently on the volume (see above formula), the parameters 'area' and 'thickness', which form the product 'volume', can be chosen to be almost free.
  • a centering of the engagement of the gears and a transmission of force between the gears by means of the repulsive forces of the opposing magnetic poles are carried out with the same polarity.
  • the magnetic repulsion forces are used both for centering the gear meshing as well as for power transmission or torque. It is crucial that there is a north pole on one side of the tooth and a south pole on the other side. Thus, there are no repulsive forces in the gear itself, but only attractive forces.
  • the transmission has emergency running properties.
  • an additional lubrication device is arranged on the transmission, which supplies the gears with lubricant when a maximum contactless transmittable torque is exceeded.
  • a limiting torque i. of the maximum non-contact transferable torque
  • the maximum transmissible torque is determined by the geometry of the magnetic poles and the magnetic fluxes / fields supplied by the poles. In this exceptional case, wear occurs accordingly.
  • each tooth is equipped with one or more permanent magnets which form the magnetic poles.
  • the permanent magnets may be partially or completely embedded in the tooth.
  • Each gear has a carrier on which the teeth are arranged, wherein a tooth is advantageously formed by means of two permanent magnets.
  • a permanent magnet forms a tooth flank and thus a magnetic pole.
  • the permanent magnets are arranged on the carrier.
  • a support element is preferably provided, which is also arranged on the carrier. Permanent magnets are brittle high-performance magnets that have to be supported so that they do not break. Further, the support member receives force and also serves a simple assembly of the permanent magnets, since they can be positioned by means of the support member and arranged on the support member, in particular glued, can be.
  • the two permanent magnets which form a tooth, are arranged between two frame elements.
  • the frame members are provided on its two side surfaces, which are parallel to the end faces of the gear, and arranged on the gear.
  • the frame elements contribute to the stability of the teeth or permanent magnets.
  • the frame member may be continuously formed on the two side surfaces over the entire gear or only in sections in those areas in which permanent magnets are arranged.
  • the gears In operation, i. When moving, the gears change the magnetic field in the teeth or in the gear. As a result, eddy currents are generated, which can lead to heating of the gears.
  • it is advantageous to use at least the frame element of high-strength material e.g. V3A steel.
  • This material has a high resistivity, which causes the reduction of the swirling currents.
  • even breakouts, holes, etc. can be provided to further reduce the eddy currents.
  • the gear itself may be formed from said material (V3A steel).
  • the permanent magnets are in a magnetized state to the carrier, Glued support and frame element.
  • the permanent magnets may be mounted in any other suitable manner.
  • FIG. 1 shows a gear according to the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows a detail of a gear
  • FIG. 3 shows a detail of a gear according to a first embodiment
  • FIG 4 shows a detail of a gear according to a second embodiment
  • the transmission 1 shows a transmission 1 according to the invention in a perspective view.
  • the transmission 1 has a first gear 2 and a second gear 3, wherein each gear 2, 3 has any number of teeth 4.
  • Each tooth 4 has two tooth flanks 5.
  • Each tooth flank 5 is designed as a magnetic pole, wherein the two tooth flanks 5 of a tooth 4 have different polarities, i. South Pole S or North Pole N, respectively.
  • Each tooth 4 thus has a south pole S and a north pole N.
  • each gear 2, 3 is designed such that the north and south poles alternate with each tooth flank 5.
  • the gears 2, 3 are engaged in such a way that each tooth flanks 5 face each other with the same polarity.
  • Each gear 2, 3 has a carrier 7, which is the main body of the gear 2, 3. On the carrier 7, the teeth 4 (not shown) are formed.
  • a plurality of support elements 8 are arranged, for example glued, which serve for positioning of magnetic material. With the magnetic material to be arranged, the teeth 4 and at the same time the magnetic poles are formed.
  • FIG. 3 shows a section of a gear 2, 3 according to a first embodiment.
  • frame elements 9 are arranged on the carrier 7, which serve for stabilization and also as an assembly aid for the magnetic material to be attached.
  • the frame members 9 are arranged parallel to the end faces of the gear 2, 3 and the magnetic material is inserted between the frame members 9.
  • the frame elements 9 are formed only in sections, i. attached only where magnetic material is to be arranged.
  • the frame members 9 are continuously formed as a kind of ring member and arranged on the carrier 7. Furthermore, the frame elements 9 holes 10, which serve to reduce eddy currents and thus heating of the gear 2, 3. 5 shows embodiments of permanent magnets 6.
  • the permanent magnets 6 are prefabricated and already magnetized and each have a smooth back surface, with which they are introduced to the support member 8 and between the frame members 9, for example, glued.
  • a permanent magnet 6 forms a tooth flank 5.
  • Two permanent magnets 6 are each arranged with their back surface to each other and thus form a tooth 5, wherein between two permanent magnets 6, a support element is present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein magnetisch arbeitendes Getriebe (1) - mit zumindest einem ersten Zahnrad (2) und einem zweiten Zahnrad (3), wobei - jedes Zahnrad (2,3) eine vorgebbare Anzahl an Zähnen (4) mit jeweils zwei Zahnflanken (5) aufweist, und - jede Zahnflanke (5) der Zähne (4) als magnetischer Pol ausgebildet ist, wobei - die zwei Zahnflanken (5) jeweils eines Zahns (4) als zwei magnetische Pole mit unterschiedlichen Polaritäten (N, S) ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Magnetisch arbeitendes Getriebe
Die Erfindung betrifft ein magnetisch arbeitendes Getriebe mit zumindest einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad, wobei jedes Zahnrad eine vorgebbare Anzahl an Zähnen mit jeweils zwei Zahnflanken aufweist.
Getriebe sind bewegliche Verbindungen von Bauteilen zum Übertragen und Umwandeln von Drehzahlen und Drehmomenten. Bekannte Getriebe sind mechanische Getriebe mit Zahnrädern, die ineinander greifen, wobei heutige Getriebe zur Verminderung der Reibung mittels Öl geschmiert werden. Bei hohen Drehzahlen reißt dieser Schmierfilm meist ab, so dass die Zahnräder quasi trocken laufen und zerstört werden.
Andererseits bauen Elektromotoren bei gleicher Leistung immer kleiner, wenn die Nenndrehzahl gesteigert wird. Um bei solch einem deutlich reduzierten Bauraum die üblichen Nenndrehzahlen heutiger netz- oder umrichterbetriebener Elektromotoren zu erfüllen, muss ein Getriebe vorgeschaltet werden. Getriebe heutiger Bauart können wegen des genannten Schmierfilmproblems jedoch nicht zum Einsatz kommen.
Es gibt heute noch keine Lösung bei nennenswerten Leistungen. Im Bereich der Microaktorik werden micromechanisch hergestellte Getriebe verwendet, die gänzlich ohne Schmierung laufen. Auch gibt es einen Ansatz mit parallel laufenden Plat- ten, die unterschiedliche magnetische Sektoren enthalten, womit eine Drehzahlübersetzung erreicht werden soll.
Aus der DE 33 06 446 Al ist ein berührungsloses Getriebe bekannt, wobei einzelne Flanken der Zähne eines Zahnrads Dauer- magnete aufweisen, die die Antriebskraft berührungslos übertragen. Zwischen den Zähnen der ineinander greifenden Zahnräder ist ein großes Zahnspiel vorgesehen, damit ein ausreichender Regelbereich ermöglicht ist. Da jedoch an nur einer Flanke eines Zahns ein Dauermagnet angeordnet ist, werden bei kleinem Lastmoment die nicht mit Dauermagneten besetzten Flanken aneinander gedrückt, was zu einer Geräuschentwicklung führen kann. Auch weist das Getrie- be eine Unsymmetrie bezüglicher der Kraftübertragung auf, da bei Links-/Rechtsdrehung unterschiedliche Drehmomente übertragen werden. Daher sind keine oder nur kleine wechselnde Lasten empfehlenswert. Ferner sind die angebrachten Dauermagnete relativ dünn ausgebildet, da sonst die Zähne nicht mehr stabil sind. Bei Dauermagneten bestimmt im Wesentlichen jedoch das Volumen den magnetischen Fluss. Daher sollte das Volumen möglichst groß sein, um einen entsprechend großen magnetischen Fluss zu erhalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein magnetisch arbeitendes Getriebe bereitzustellen, mit welchem hohe Drehzahlen übertragbar sind und welches gleichzeitig nahezu verschleißfrei arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße magnetisch arbeitende Getriebe weist zu- mindest zwei Zahnräder auf, d.h. ein erstes und ein zweites
Zahnrad, wobei jedes Zahnrad eine vorgebbare Anzahl an Zähnen mit jeweils zwei Zahnflanken aufweist. Natürlich kann das erfindungsgemäße Getriebe auch jede andere beliebige Anzahl an Zahnrädern aufweisen und auch die Anzahl der Zähne eines Zahnrads ist beliebig wählbar.
Erfindungsgemäß ist jede Zahnflanke der Zähne als magnetischer Pol ausgebildet, wobei die zwei Zahnflanken jeweils eines Zahns als zwei magnetische Pole mit unterschiedlichen Po- laritäten ausgebildet sind. Demzufolge weist jeder Zahn einen Nord- und einen Südpol auf, wobei jeweils der Nordpol an einer Zahnflanke und der Südpol an der anderen Zahnflanke ausgebildet sind. Vorteilhafterweise weisen zwei benachbarte Zahnflanken von zwei benachbarten Zähnen unterschiedliche Polaritäten auf, so dass über alle Zahnflanken eines Zahnrads magnetische Pole mit abwechselnden Polaritäten ausgebildet sind. Das bedeutet, dass sich jeweils ein Nordpol und ein Südpol über die Zahnflanken des Zahnrads abwechseln.
Im Betrieb des erfindungsgemäßen Getriebes stehen die zwei Zahnräder derart berührungslos in Eingriff, dass sich immer als magnetische Pole ausgebildete Zahnflanken mit gleicher Polarität gegenüberstehen. Ein Nordpol des ersten Zahnrads steht somit einem Nordpol des zweiten Zahnrads gegenüber (analog Südpol-Südpol) .
Bei bekannten Getrieben wird ein mechanischer Kraftschluss über die Berührung der Zähne hergestellt, wodurch eine Schmierung der Zähne erforderlich ist. Es lässt sich jedoch auch ein Kraftschluss über magnetische Abstoßungs- oder Anziehungskräfte herstellen, wobei erfindungsgemäß nur die Ab- stoßungskräfte genutzt werden.
Der Eingriff der beiden Zahnräder erfolgt derart, dass sich immer Pole gleicher magnetischer Polarität gegenüberstehen. Auch bei der Drehung der Zahnräder ändert sich dadurch nichts. Durch die auftretenden abstoßenden Kräfte zwischen den magnetischen Polen ergibt sich automatisch eine Zentrierung der im Eingriff befindlichen Zähne, so dass eine Berührung der Oberflächen der Zähne vermieden ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe ist es möglich, sowohl kleine als auch größere Drehmomente und Drehzahlen berührungslos und somit nahezu verschleißfrei zu übertragen. Eine Schmierung ist nicht erforderlich. Mit der nahezu verschleißfreien Übertragung können erhebliche Kosten (Material, Repa- ratur usw.) eingespart werden.
Ferner ist eine symmetrische Kraftübertragung in beide Richtungen (Links- und Rechtsdrehung) gewährleistet, da alle Zahnflanken als magnetische Pole ausgebildet sind, wodurch Laufunruhe und Geräuschentwicklung vermieden wird.
Vorzugsweise stehen sich die Zähne berührungslos mit einem konstanten Luftspalt gegenüber. Ein konstanter Luftspalt ist über einen möglichst langen Winkelbereich/Eingriffsbereich anzustreben, damit während der Kraftübertragung möglichst geringe Kraftschwankungen auftreten.
Die Kraft zwischen zwei magnetischen Polen ist proportional zum quadratischen Kehrwert des Abstands und hängt von den
1 CW9 magnetischen Flüssen der beiden Pole ab (F = * , wobei
4πμ0 r2
F die Anziehungskraft zwischen den Polen ist, cpi und φ2 jeweils der magnetische Fluss eines magnetischen Pols und r der Abstand zwischen den Polen ist) ; sie verhält sich analog zur Coulomb-Kraft zwischen zwei elektrischen Ladungen.
Die Evolventenverzahnung löst das Problem eines konstanten Luftspalts, da im klassischen Getriebe die Evolventenverzah- nung zu einem Abrollen der Zähne der beiden im Eingriff befindlichen Zahnräder führt, also zu einem konstanten Abstand, der im Falle des klassischen Getriebes nahezu Null ist. Vorzugsweise sind demnach die Zahnflanken mittels Evolventen gebildet und erstes und zweites Zahnrad stehen mittels einer Evolventenverzahnung in Eingriff.
Vorteilhafterweise ist über ein Volumen der Zahnräder, insbesondere ein Volumen der Zähne, die Kraftübertragung einstellbar. Beispielsweise können die Zähne dicker ausgebildet sein oder eine größere Grundfläche aufweisen, so dass sich das Volumen vergrößert. Da die Kraft zwischen zwei magnetischen Polen vom magnetischen Fluss der Pole und dementsprechend vom Volumen abhängt (siehe obige Formel) , können die Parameter , Fläche' und , Dicke', welche das Produkt , Volumen' bilden, na- hezu frei gewählt werden. Gemäß der Erfindung erfolgen eine Zentrierung des Eingriffs der Zahnräder und eine Kraftübertragung zwischen den Zahnrädern mittels der abstoßenden Kräfte der gegenüberstehenden magnetischen Pole mit gleicher Polarität. Die magnetischen Abstoßungskräfte werden sowohl zur Zentrierung des Zahnradeingriffs als auch zur Kraftübertragung bzw. Momentenbildung genutzt. Entscheidend ist, dass auf der einen Seite des Zahns ein Nordpol und auf der anderen Seite ein Südpol liegt. Dadurch gibt es keine abstoßenden Kräfte im Zahnrad selbst, sondern nur anziehende Kräfte.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe Notlaufeigenschaften auf. Beispielsweise ist eine zusätzliche Schmiereinrichtung am Getriebe angeordnet, welche die Zahnräder mit Schmiermittel bei Überschreiten eines maximal berührungslos übertragbaren Drehmoments versorgt. Bei dem Getriebe kann bei Überschreiten eines Grenzmoments, d.h. des maximal berührungslos übertragbarem Drehmoments, eine Berührung stattfinden. Das maximal übertragbare Drehmoment ist durch die Geometrie der magnetischen Pole und die von den Polen gelieferten magnetischen Flüssen/Feldern bestimmt. In diesem Ausnahmefall tritt entsprechend Verschleiß auf. Mittels der Notlaufeigenschaften bleibt der Kraftschluss jedoch weiterhin erhalten und die Getriebeübersetzung ist unverän- dert.
Vorteilhafterweise ist jeder Zahn mit einem oder mehreren Permanentmagneten bestückt, welche die magnetischen Pole bilden. Die Permanentmagnete können teilweise oder ganz in den Zahn eingelassen sein.
Jedes Zahnrad weist einen Träger auf, an welchem die Zähne angeordnet sind, wobei ein Zahn vorteilhafterweise mittels zwei Permanentmagneten gebildet ist. Ein Permanentmagnet bil- det eine Zahnflanke und somit einen magnetischen Pol aus. Die Permanentmagnete sind am Träger angeordnet. Zwischen den zwei Permanentmagneten, welche einen Zahn ausbilden, ist vorzugsweise ein Stützelement vorgesehen, welches auch am Träger angeordnet ist. Permanentmagnete sind spröde Hochleistungsmagnete, die abzustützen sind, damit diese nicht brechen. Ferner nimmt das Stützelement Kraft auf und dient ebenso einer einfachen Montage der Permanentmagnete, da diese mittels des Stützelements positionierbar sind und an das Stützelement angeordnet, insbesondere geklebt, werden können.
Weiterhin sind die zwei Permanentmagnete, welche einen Zahn bilden, zwischen zwei Rahmenelementen angeordnet. Die Rahmenelemente sind an ihren beiden Seitenflächen, welche parallel zu den Stirnflächen des Zahnrads liegen, vorgesehen und am Zahnrad angeordnet. Die Rahmenelemente tragen zur Stabilität der Zähne bzw. Permanentmagnete bei. Das Rahmenelement kann durchgängig an den beiden Seitenflächen über das gesamte Zahnrad ausgebildet sein oder aber nur abschnittsweise in denjenigen Bereichen, in denen Permanentmagnete angeordnet sind.
Im Betrieb, d.h. bei Bewegung, der Zahnräder ändert sich das Magnetfeld in den Zähnen bzw. im Zahnrad. Dadurch werden Wirbelströme erzeugt, die zu einer Erwärmung der Zahnräder führen können. Um eine solche Erwärmung zu vermeiden, oder zu- mindest zu vermindern, und gleichzeitig eine ausreichende Stabilität der Rahmenelemente zu gewährleisten, ist es von Vorteil, zumindest das Rahmenelement aus hochfestem Material, z.B. V3A-Stahl, herzustellen. Dieses Material weist einen hohen spezifischen Widerstand auf, was die Reduktion der Wir- beiströme bewirkt. Zusätzlich können noch Ausbrüche, Löcher etc. vorgesehen werden, um die Wirbelströme weiter zu reduzieren. Auch das Zahnrad selbst, mit Ausnahme der Zähne, kann aus dem genannten Material (V3A-Stahl) ausgebildet sein.
Zwischen Permanentmagneten, Träger, Stützelement und Rahmenelement ist insbesondere jeweils eine Stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, vorhanden. Die Permanentmagnete werden in magnetisiertem Zustand an den Träger, Stütz- und Rahmenelement geklebt. Die Permanentmagnete können jedoch auch auf jede andere geeignete Art und Weise angebracht werden.
In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
FIG 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe in einer perspektivischen Darstellung, FIG 2 einen Ausschnitt aus einem Zahnrad, FIG 3 einen Ausschnitt aus einem Zahnrad gemäß einer ersten Ausgestaltung,
FIG 4 einen Ausschnitt aus einem Zahnrad gemäß einer zweiten Ausgestaltung, und FIG 5 Ausgestaltungen für Permanentmagnete.
FIG 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 in einer perspektivischen Darstellung. Das Getriebe 1 weist ein erstes Zahnrad 2 und ein zweites Zahnrad 3 auf, wobei jedes Zahnrad 2, 3 eine beliebige Anzahl an Zähnen 4 aufweist.
Jeder Zahn 4 weist zwei Zahnflanken 5 auf. Jede Zahnflanke 5 ist als magnetischer Pol ausgebildet, wobei die zwei Zahnflanken 5 eines Zahns 4 unterschiedliche Polaritäten, d.h. Südpol S oder Nordpol N, aufweisen. Jeder Zahn 4 weist somit einen Südpol S und einen Nordpol N auf. Weiterhin ist jedes Zahnrad 2,3 so ausgestaltet, dass sich Nord- und Südpol jeweils mit jeder Zahnflanke 5 abwechseln.
Die Zahnräder 2, 3 stehen derart in Eingriff, dass jeweils Zahnflanken 5 mit gleicher Polarität sich gegenüberstehen.
Das bedeutet, dass einem Nordpol N des ersten Zahnrads 2 ein Nordpol N des zweiten Zahnrads 3 gegenüberliegt (analog Südpol-Südpol, gemäß der Darstellung der Pfeile in FIG 1) . Durch die somit auftretenden abstoßenden Kräfte zwischen den magnetischen Polen ist eine berührungslose Kraftübertragung ermöglicht. Ferner entsteht durch die abstoßenden Magnetkräfte eine Zentrierung innerhalb des Zahnzwischenraums, welche eine direkte Berührung der Zähne 4 vermeidet. Dadurch, dass jede Zahnflanke 5 als Magnetpol ausgebildet ist, ist ein konstanter Luftspalt zwischen den Zähnen 4 und eine symmetrische Kraftübertragung bei Drehung der Zahnräder 2, 3 in beide Richtungen gegeben.
FIG 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zahnrad 2, 3. Jedes Zahnrad 2, 3 weist einen Träger 7 auf, welcher den Grundkörper des Zahnrads 2, 3 darstellt. Am Träger 7 sind die Zähne 4 (nicht gezeigt) ausgebildet.
Am Träger 7 sind mehrere Stützelemente 8 angeordnet, beispielsweise geklebt, die zu Positionierung von Magnetmaterial dienen. Mit dem anzuordnenden Magnetmaterial werden die Zähne 4 und gleichzeitig die magnetischen Pole ausgebildet.
FIG 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zahnrad 2,3 gemäß einer ersten Ausgestaltung. Zusätzlich zu den Stützelementen 8 sind Rahmenelemente 9 am Träger 7 angeordnet, die zur Stabilisierung und auch als Montagehilfe des anzubringenden Mag- netmaterials dienen. Die Rahmenelemente 9 sind parallel zu den Stirnseiten des Zahnrads 2, 3 angeordnet und das Magnetmaterial wird zwischen die Rahmenelemente 9 eingebracht. Gemäß der Ausgestaltung nach FIG 3 sind die Rahmenelemente 9 nur abschnittsweise ausgebildet, d.h. nur dort angebracht, wo Magnetmaterial anzuordnen ist.
FIG 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zahnrad 2, 3 gemäß einer zweiten Ausgestaltung. Gegenüber der Ausgestaltung nach FIG 3 sind die Rahmenelemente 9 durchgängig als eine Art Ringelement ausgebildet und am Träger 7 angeordnet. Ferner weisen die Rahmenelemente 9 Löcher 10 auf, die zur Reduzierung von Wirbelströmen und somit Erwärmung des Zahnrads 2, 3 dienen . FIG 5 zeigt Ausgestaltungen für Permanentmagnete 6. Die Permanentmagnete 6 sind vorgefertigt und bereits magnetisiert und weisen jeweils eine glatte Rückenfläche auf, mit derer sie an das Stützelement 8 und zwischen die Rahmenelemente 9 eingebracht, beispielsweise eingeklebt, werden.
Die Polaritäten sind mit N, S und die Magnetisierungsrichtung mit dem Pfeil M angegeben. Ein Permanentmagnet 6 bildet eine Zahnflanke 5 aus. Zwei Permanentmagnete 6 werden jeweils mit ihrer Rückenfläche zueinander angeordnet und bilden somit einen Zahn 5, wobei zwischen zwei Permanentmagneten 6 ein Stützelement vorhanden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1)
- mit zumindest einem ersten Zahnrad (2) und einem zweiten Zahnrad (3) , wobei
- jedes Zahnrad (2,3) eine vorgebbare Anzahl an Zähnen (4) mit jeweils zwei Zahnflanken (5) aufweist, und
- jede Zahnflanke (5) der Zähne (4) als magnetischer Pol ausgebildet ist, wobei - die zwei Zahnflanken (5) jeweils eines Zahns (4) als zwei magnetische Pole mit unterschiedlichen Polaritäten (N, S) ausgebildet sind.
2. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 1, wobei zwei benachbarte Zahnflanken (5) von zwei benachbarten Zähnen
(4) unterschiedliche Polaritäten (N, S) aufweisen, so dass über alle Zahnflanken (5) eines Zahnrads (2,3) magnetische Pole mit abwechselnden Polaritäten (N, S) ausgebildet sind.
3. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und zweite Zahnrad (2,3) berührungslos in Eingriff stehen, derart, dass sich immer als magnetische Pole ausgebildete Zahnflanken (5) mit gleicher Polarität (N, S) gegenüberstehen .
4. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 3, wobei sich die Zähne (4) mit Zahnflanken (5) berührungslos und mit einem konstanten Luftspalt gegenüberstehen.
5. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Zentrierung des Eingriffs der Zahnräder (2,3) und eine Kraftübertragung der zwei Zahnräder (2,3) mittels der abstoßenden Kräfte der gegenüberstehenden magnetischen Pole mit gleicher Polarität (N, S) erfolgen.
6. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über ein Volumen der Zahnräder (2,3), insbesondere ein Volumen der Zähne (4), die Kraftübertragung einstellbar ist.
7. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, wobei die Zahnflanken (5) mittels Evolventen gebildet sind und das erste und zweite Zahnrad (2,3) mittels einer Evolventenverzahnung in Eingriff stehen.
8. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (1) Notlaufeigenschaf- ten aufweist, insbesondere eine zusätzliche Schmiereinrichtung, welche die Zahnräder (4) mit Schmiermittel bei Überschreiten eines maximal berührungslos übertragbaren Drehmoments versorgt.
9. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Zahn (4) mit einem oder mehreren Permanentmagneten (6) bestückt ist, welche die magnetischen Pole bilden.
10. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Zahnrad (2,3) einen Träger
(7) aufweist, an welchem die Zähne (4) angeordnet sind, wobei ein Zahn (4) mittels zwei Permanentmagneten (6) gebildet ist und die Permanentmagnete (6) am Träger (7) angeordnet sind, wobei mit einem Permanentmagneten (6) jeweils eine Zahnflanke (5) ausgebildet ist.
11. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 10, wo- bei zwischen den zwei Permanentmagneten (6), welche einen
Zahn (4) ausbilden, ein Stützelement (8) vorgesehen ist, welches am Träger (7) angeordnet ist.
12. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die zwei Permanentmagnete (6) zwischen zwei Rahmenelementen (9) an ihren beiden Seitenflächen, welche parallel zu den Stirnflächen des Zahnrads (2,3) liegen, angeordnet sind.
13. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 12, wobei die Rahmenelemente (9) durchgängig an den beiden Seitenflächen über das gesamte Zahnrad (2,3) ausgebildet sind und Ausbrüche oder Löcher (10) aufweisen.
14. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Rahmenelement (9) aus hochfestem Material, insbesondere V3A-Stahl, ausgebildet ist.
15. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei zwischen Permanentmagneten (6), Träger (7), Stützelement (8) und Rahmenelement (9) jeweils eine Stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, ausgebildet ist.
16. Magnetisch arbeitendes Getriebe (1), wobei das Getriebe (1) mehrere Getriebestufen aufweist und nur Getriebestufen im Bereich hoher Drehzahlen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet sind, wobei das Getriebe (1) weite- re, konventionell hergestellte Getriebestufen aufweist und alle Getriebestufen zum Getriebe (1) zusammengefügt sind.
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