Berührungsfreie Kupplung Die vorliegende Erfindung betrifft eine berüh rungsfreie Kupplung, bei welcher mindestens ein Kupplungsteil aus einem Permanentmagneten besteht.
Kupplungen, bei welchen beispielsweise zwei Per manentmagneten einander beeinflussen, besitzen die bei vielen Anwendungen nachteilhafte Eigenschaft, bei überschreiten einer bestimmten Differenzdrehzahl nur noch ein sehr geringes Drehmoment zu über tragen. So kann beispielsweise der Fall eintreten, dass die angetriebene Welle von der antreibenden Welle nicht mehr mitgenommen wird, wenn die erstere ein mal zum Stillstand abgebremst worden ist, da das bei der gegebenen Drehzahl der antreibenden Welle über tragene Drehmoment zum selbständigen Starten der angetriebenen Welle nicht ausreicht.
Es war bei der artigen Kupplungen in diesem Fall somit immer er forderlich, entweder die antreibende Welle kurzzeitig still zu legen oder die angetriebene Welle auf anderem Wege anzutreiben um somit die Differenzdrehzahl zu vermindern.
Diese Nachteile werden gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, dass der mit einer Welle verbundene Permanentmagnet mit mindestens zwei unterschiedlich ausgebildeten und/oder aus unter schiedlichem, metallischem Material bestehenden, auf der Gegenwelle befestigten Kupplungsteilen zusam menwirkt, wobei diese Kupplungsteile zusammen mit dem Permanentmagneten eine unterschiedliche Dreh- momentübertragungscharakteristik in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl besitzen.
Die Erfindung soll anhand der beiliegenden Zeich nungen beispielsweise näher erläutert werden, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kupplung, Fig. 2 ein Kupplungsteil mit axialen Schlitzen, Fig. 3 eine graphische Darstellung mit Drehmo- mentskurven in Abhängigkeit von der Differenzdreh zahl.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Kupplung ist auf der Welle 4 ein Halter 3 für einen radial magneti sierten Permanentmagneten 1, welcher als aus ein- zelnen radial liegenden gleichsinnig gepolten Magneten bestehend aufgefasst werden kann, angeordnet. Auf der Gegenwelle 5 befindet sich ein ebenfalls in radialer Richtung magnetisierter Magnet 2 sowie eine dünne Hülse 6, die in geeigneter Weise durch Scheiben 7 auf der Welle 5 gehaltert und zentriert wird. Diese Hülse kann beispielsweise aus Aluminium oder aus Eisen bestehen.
In Fig.3 ist das übertragbare Drehmoment in Funktion der Differenzdrehzahl<I>d</I> rz der beiden Kupp lungsteile angegeben. Eine Kupplung mit nur zwei Permanentmagneten ergibt einen Drehmomentverlauf gemäss B.
Dies bedeutet, dass beim Bremsen eines Kupplungsteiles bis zum Stillstand das übertragbare Moment M auf kleinste Werte absinkt. Ein Wieder anfahren des gebremsten Kupplungsteiles ist deshalb nicht mehr möglich, es sei denn, man setze den rotierenden Kupplungsteil ebenfalls still und lasse die Kupplung wieder zusammen anfahren oder man bringe den gebremsten Kupplungsteil wieder auf Synchron drehzahl. Diese Eigenschaft bedeutet in vielen An wendungsfällen einen erheblichen Nachteil: Ordnet man der Kupplungs-Kombination Per manentmagnet-Permanentmagnet eine weitere Kombi nation, z.
B. eine Kombination Permanentmagnet- Aluminiumhülse zu, so zeigt diese für sich einen Drehmomentverlauf z. B. gemäss Kurve 9; also ein mit der Differenzdrehzahl wachsendes Drehmoment. Mit einer solchen Kombination gelingt es offenbar, den gebremsten Kupplungsteil ohne besondere Mass nahmen wieder auf die Synchrondrehzahl zu bringen, bei der die Kombination Permanentmagnet-Permanent- magnet - Kurve 8 - das Drehmoment wieder über trägt, während die andere Kombination - Kurve 9 praktisch unwirksam wird.
Dass das übertragene Drehmoment bei der Kombi nation Permanentmagnet-Aluminiumhülse mit wach sender Differenzdrehzahl zunimmt ist dadurch zu erklären, dass in der Aluminiumhülse Wirbelströme induziert werden, deren Magnetfelder ihrerseits mit dem Feld des Permanentmagneten 1 in Wechselbe ziehung treten. Die Stärke der Wirbelströme ist nun proportional zu der Änderung der örtlichen magne tischen Feldstärke, das heisst proportional zu der Differenzdrehzahl.
Die Abweichung der Kurve 9 von einer Geraden ist durch ohmische Verluste der Wirbel ströme zu erklären.
Statt der Aluminiumhülse 6 kann auch eine wie in Fig. 2 dargestellte, geschlitzte Hülse 11 beispiels weise aus Eisen verwendet werden. Auf der Welle 5' befindet sich wie bei der Kupplung der Fig. 1 ein Permanentmagnet 2'. Die neben diesem liegende geschlitzte Hülse besteht aus einzelnen Stegen 12, welche die gleiche Breite besitzen wie der zwischen zwei Stegen 12 liegende Zwischenraum. Die geschlitzte Hülse ist durch Scheiben mit der Welle 5' verbunden, in gleicher Weise, wie dies aus Fig. 1 entnommen werden kann.
Da bei dieser Ausführungsform die räumliche Ausdehnung der Wirbelströme begrenzt ist, nimmt das übertragene Drehmoment ab einer bestimmten, von der Schlitz- und Stegbreite abhängigen Differenzdreh zahl nicht mehr zu, wie dies aus der Kurve 10 der Fig. 3 entnommen werden kann.
Durch geeignete Wahl der verschiedenen Kombi nationen gelingt es offenbar, einen in Funktion der Differenzdrehzahl beliebigen Drehmomentverlauf zu erreichen. Erfindungsgemäss können auch mehr als nur zwei Kombinationen verwendet werden, z. B. neben der Kombination Permanentmagnet-Permanent- magnet die Kombinationen Permanentmagnet-Alumi- niumhülse und Permanentmagnet- geschlitzte Eisen hülse.
Durch die Anordnung verschiedener Kombina tionen kann der Anwendungsbereich der für sich be kannten Kupplung mit zwei Permanentmagneten er weitert werden, indem das Wiederanfahren des ge bremsten Kupplungsteiles ohne zusätzliche Mittel möglich wird.
Contact-free coupling The present invention relates to a contact-free coupling in which at least one coupling part consists of a permanent magnet.
Clutches, in which, for example, two permanent magnets influence each other, have the disadvantageous property in many applications that only a very low torque is transmitted when a certain differential speed is exceeded. For example, the case may arise that the driven shaft is no longer taken along by the driving shaft if the former has been braked to a standstill once, because the torque transmitted at the given speed of the driving shaft does not allow the driven shaft to start automatically sufficient.
In this case, it was always necessary to either shut down the driving shaft for a short time or to drive the driven shaft in another way in order to reduce the differential speed.
According to the present invention, these disadvantages are avoided in that the permanent magnet connected to a shaft works together with at least two differently designed and / or made of different, metallic material coupling parts attached to the counter shaft, these coupling parts together with the permanent magnet having a different one Have torque transmission characteristics depending on the differential speed.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, for example, in which: FIG. 1 shows a section through a coupling, FIG. 2 shows a coupling part with axial slots, FIG. 3 shows a graphic representation with torque curves as a function of the Differential speed.
In the coupling shown in FIG. 1, a holder 3 for a radially magnetized permanent magnet 1, which can be understood as consisting of individual radially lying magnets with the same polarity, is arranged on the shaft 4. On the counter shaft 5 there is a magnet 2, likewise magnetized in the radial direction, as well as a thin sleeve 6 which is suitably held and centered on the shaft 5 by disks 7. This sleeve can for example consist of aluminum or iron.
In Figure 3, the transmittable torque is given as a function of the differential speed <I> d </I> rz of the two coupling parts. A coupling with only two permanent magnets results in a torque curve according to B.
This means that when a coupling part is braked until it comes to a standstill, the transmittable torque M drops to the smallest possible value. A restart of the braked clutch part is therefore no longer possible, unless you also stop the rotating clutch part and let the clutch start up again or you bring the braked clutch part back to synchronous speed. In many applications, this property means a significant disadvantage: If you assign the coupling combination Per manentmagnet-permanent magnet another combi nation, z.
B. a combination of permanent magnet aluminum sleeve, this shows a torque curve z. B. according to curve 9; thus a torque that increases with the differential speed. With such a combination it is apparently possible to bring the braked clutch part back to the synchronous speed without any special measures, at which the combination permanent magnet-permanent magnet - curve 8 - transfers the torque again, while the other combination - curve 9 is practically ineffective becomes.
The fact that the transmitted torque in the combination of permanent magnet and aluminum sleeve increases with increasing differential speed can be explained by the fact that eddy currents are induced in the aluminum sleeve, the magnetic fields of which in turn interact with the field of permanent magnet 1. The strength of the eddy currents is now proportional to the change in the local magnetic field strength, that is, proportional to the differential speed.
The deviation of curve 9 from a straight line can be explained by ohmic losses in the eddy currents.
Instead of the aluminum sleeve 6, a slotted sleeve 11 as shown in FIG. 2 can be used, for example, made of iron. As in the coupling of FIG. 1, there is a permanent magnet 2 'on the shaft 5'. The slotted sleeve lying next to it consists of individual webs 12, which have the same width as the space between two webs 12. The slotted sleeve is connected to the shaft 5 'by washers, in the same way as can be seen from FIG.
Since the spatial extent of the eddy currents is limited in this embodiment, the transmitted torque does not increase any more from a certain, dependent on the slot and web width differential speed, as can be seen from the curve 10 of FIG.
By suitable selection of the various combinations, it is apparently possible to achieve any torque curve as a function of the differential speed. According to the invention, more than just two combinations can be used, e.g. For example, in addition to the permanent magnet / permanent magnet combination, the permanent magnet / aluminum sleeve and permanent magnet slotted iron sleeve combinations.
By arranging different combina- tions, the range of application of the clutch with two permanent magnets, which is known per se, can be extended by restarting the braked clutch part without additional funds.