DE1042731B - Elektromagnetische Kupplung - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Kupplung Es sind elektromagnetische Kupplungen bekanntgeworden, insbesondere solche, die während des Betriebes aus- und einrückbar sind, bei denen zwischen den beiden Kupplungsteilen zylindrische, vorzugsweise nadelförmige Rotationskörper aus hartmagnetischem elektrisch leitendem Werkstoff angeordnet sind, die im Schlupfbetrieb der Kupplung rotatorische Bewegungen gegenüber den Kupplungsteilen ausführen und den zur Übertragung des Drehmomentes notwendigen Magnetfluß führen. Es sind ferner Kupplungen dieser Art bekanntgeworden, bei denen zur Verringerung der Abhängigkeit des übertragbaren Drehmomentes von der Drehzahl der Einfluß der Wirbelströme in den Rotationskörpern auf die Bremswirkung durch Verwendung von Rotationskörpern aus dauermagnetischem Werkstoff mit breiter Hystereseschleife, großer Koerzitivkraft und vorzugsweise mit geringen Wirbelstromverlusten klein gehalten wird. Im Schlupf beider Kupplungsteile gegeneinander werden in ihnen in axialer Richtung verschieden große Spannungen induziert. Die Spannungsdifferenz hat einen Stromfluß über die Rotationskörper zur Folge, der zu Anfressungen und Beschädigungen der Rotationskörper und der zugeordneten Laufflächen beider Kupplungsteile führt.
• Nach der Erfindung kann die Betriebssicherheit derartiger Kupplungen auf einfache Weise dadurch erhöht werden, daß zumindest die Laufflächen der Rotationskörper und/oder der Kupplungsteile von solcher Beschaffenheit sind, daß ein im Schlupfbetrieb der Kupplung von in den Rotationskörpern und Kupplungsstellen induzierten axialen Spannungsdifferenzen abhängiger Stromfluß zwischen den Rotationskörpern und den Laufflächen unterbunden wird. Die Rotationskörper - die vorzugsweise in einem Käfig gehalten ein Nadellager bilden - können vorteilhaft aus elektrisch nichtleitenden hartmagnetischen Ferriten - das sind Eisenoxyde - oder ähnlichen Stoffen mit entsprechenden Eigenschaften bestehen. Dadurch wird gleichzeitig eine völlige Unterdrückung von Wirbelströmen in den Rotationskörpern erreicht. Es können aber auch die an die Laufflächen angrenzenden Bereiche zumindest eines Kupplungsteiles in axialer Richtung lamelliert und gegen die übrigen nicht lamellierten Teile, Spannbolzen od. dgl. isoliert werden. Es kann auch ein Kupplungsteil aus Material mit hohem elektrischem Widerstand gebildet werden.
• Da in den elektrisch nichtleitenden Nadeln keine Wirbelströme auftreten können, ist das übertragbare Drehmoment völlig unabhängig von der Drehzahl bzw. dem Schlupf. Infolge der Unterdrückung eines Stromflusses zwischen den Laufflächen und den Rotationskörpern ist es möglich, ohne Gefahr einer Korrosion die Kupplung durch unmittelbare Zuführung von Kühlflüssigkeit, wie Wasser oder Öl, zu den Rotationskörpern und Laufflächen zu kühlen.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand zweier Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine Kupplung nach der Erfindung im Längsschnitt, Fig. 2 eine weitere Kupplung nach der Erfindung im OOuerschnitt.
• Nach Fig. 1 sind zwei Kupplungsteile 1 und 2 mit ihren Wellen 1 a und 2 a konzentrisch angeordnet und durch zwei Nadellager mit einer Anzahl von Rotationskörpern 4 und 5 gegeneinander abgestützt. Hierzu sind auf dem Kupplungsteil 1, durch eine Isolierung 3 elektrisch gegen diesen isoliert, zwei lamellierte Ringe 1 b und 1 c für den magnetischen Rückschlußteil fest angeordnet. Mit dem Kupplungsteil 2 sind zwei miteinander mechanisch starr verbundene, vorzugsweise lamellierte, ringförmige Körper 2 b und 2 c fest verbunden und durch die Rotationskörper 4 und 5 drehbeweglich auf dem Kupplungsteil 1 gelagert. Beide Kupplungsteile sind von einem ortsfesten, eine gleichstromdurchflossene Erregerwicklung 7 enthaltenden Ständer 6 umgeben, der bei 6 a und 6 b vorzugsweise flüssigkeitsdicht und über unmagnetische Konstruktionsteile auf den Wellen 1 a und 2 a abgestützt ist. Die Rotationskörper 4 und 5 können hier aus hartmagnetischen, elektrisch leitenden Materialien gebildet sein. Macht man dagegen weder die Teile 1 b und 1 c noch 2 b und 2 c aus Blechen, sondern aus massivem, leitendem Material, so werden die Rotationskörper 4 und 5 aus hartmagnetischen, elektrisch nichtleitenden Ferriten oder ähnlichem Material hergestellt. Die Zwischenräume zwischen dem Ständer, den beiden Kupplungsteilen und den Rotationskörpern können mit Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Öl, gefüllt sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel können eine einfache Wicklungsart der Erregerwicklung und eine einwandfreie Isolation gegen die Kühlflüssigkeit mit einfachen Mitteln erreicht werden.
• Zur Verkleinerung der Ansprechzeit der Kupplung kann nach der Erfindung der die Erregerwicklung aufnehmende ortsfeste Ständer gemäß Fig. 2 aufgebaut sein, In dem aus lamellierten Blechen aufgebauten Ständer 14 ist längs des Umfanges eine Anzahl von axial verlaufenden Nuten 15 vorgesehen, in denen Wicklungen 16 und 17 derart angeordnet und von einem Erregergleichstrom durchflossen sind, daß die so gebildeten Nord- und Südpole N, S abwechselnd tangential angeordnet sind. Auf die Weise läßt sich die Lamellierung des Ständers und der Kupplungsteile besonders einfach vornehmen. Durch die ruhende Anordnung des Ständers mit seinen Gleichstromwicklungen können Bürsten und Schleifringe für die Stromzuführung in Fortfall kommen. Innerhalb des Ständers 14 ist ein ringförmiger Teil 12 der Kupplung drehbeweglich angeordnet und in nicht näher dargestellter Weise mit dem einen zu kuppelnden Maschinenteil od. dgl. verbunden. Zentrisch zu diesem ringförmigen Teil 12 ist, durch Nadeln 11 abgestützt, der innere ringförmige Kupplungsteil 10 angeordnet, der aus lamellierten Blechen aufgebaut und mit der Welle 9 und dadurch mit dem zweiten zu kuppelnden Maschinenteil isoliert verbunden ist. Der ringförmige äußere Kupplungsteil 12 kann entweder aus einem elektrisch schlecht leitenden Material bestehen oder ebenfalls aus lamellierten Blechen aufgebaut sein. Seine tangentiale magnetische Leitfähigkeit soll vorteilhaft nur einen Bruchteil der Leitfähigkeit in radialer Richtung betragen, Zu diesem Zweck sind beispielsweise radiale Schlitze 13 vorgesehen, von denen einige in der Zeichnung dargestellt sind.
• Die Nadeln 11 können auch hier aus elektrisch nichtleitendem hartmagnetischem Material, beispielsweise aus Ferriten, bestehen. In diesem Fall braucht der Teil 10 nicht von der Welle 9 isoliert zu werden. Sie können vorzugsweise in nicht näher dargestellter, an sich bekannter Weise in einem sogenannten Lagerkäfig gehaltert sein. Durch die Verwendung von Ferriten oder ähnlichen Werkstoffen, die hohe Magnetisierungsverluste bei niedrigen Induktionen aufweisen, kann außer der Beseitigung des Einflusses der Wirbelstrombremsung noch der Kupplungsfluß verkleinert und damit die Erregerleistung und wegen des kleineren Flusses auch die Ansprechzeit der Kupplung wesentlich verkleinert werden. Die den Nadeln 11 zugewandten Laufflächen der Kupplungsteile 10 und 12 und deren Stirnflächen können bei Anwendung einer Flüssigkeitskühlung noch mit einem Überzug aus Chrom oder ähnlichem korrosionsverhinderndem Material oder Lack versehen sein.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektromagnetische Kupplung, bei der zwischen den beiden Kupplungsteilen zylindrische, vorzugsweise nadelförmige Rotationskörper aus hartmagnetischem Werkstoff angeordnet sind. die im Schlupfbetrieb der Kupplung rotatorische Eigenbewegungen gegenüber den Kupplungsteilen ausführen und die den zur Übertragung des Drehmomentes notwendigen Magnetfluß führen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Laufflächen der Rotationskörper und/oder der Kupplungsteile von solcher Beschaffenheit sind, daß ein im Schlupfbetrieb der Kupplung von in den Rotationskörpern und Kupplungsteilen induzierten axialen Spannungsdifferenzen abhängiger Stromfluß zwischen den Rotationskörpern und den Laufflächen unterbunden wird.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper aus Ferriten bestehen.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Laufflächen angrenzenden Bereiche zumindest eines Kupplungsteiles in axialer Richtung lamelliert und gegen die übrigen nicht lamellierten Teile, Spannbolzen od. dgl. isoliert sind.
4. 4. Kupplung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kupplungsteil aus Material mit hohem elektrischem Widerstand besteht.
5. 5. Kupplung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Erregerwicklung enthaltender Teil als ortsfester, lamellierter, die konzentrisch angeordneten beiden Kupplungsteile umfassender Stator ausgebildet ist, der Nuten zur Aufnahme der gleichstromerregten Erregerspulen in solcher Anordnung enthält, daß die Erregerpole tangential liegen.
6. 6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kupplungsteil in Richtung des ihn durchsetzenden Magnetflusses einen wesentlich kleineren magnetischen Widerstand als in dazu senkrechter Richtung aufweist, 7.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kupplungsteil mit radialen Schlitzen versehen ist. B.
8. Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Kupplungsteile und die Rotationskörper flüssigkeitsgekühlt und die mit der Kühlflüssigkeit in Berührung kommenden Oberflächen der beweglichen Teile, insbesondere die Laufflächen beider Kupplungsteile, mit einem korrosionsfesten Überzug versehen sind.
9. 9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der korrosionsfeste Überzug aus einem Metall, vorzugsweise Chrom, oder aus Lack gebildet ist.