DE102018207564A1

DE102018207564A1 - Magnetic coupling for contactless torque transmission along a rotation axis and method for producing a magnetic coupling

Info

Publication number: DE102018207564A1
Application number: DE102018207564.6A
Authority: DE
Inventors: Xiang Li; Alin Stirban
Original assignee: Kardion GmbH
Current assignee: Kardion GmbH
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-21
Also published as: WO2019219872A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung 100 zur kontaktlosen Drehmomentübertragung entlang einer Drehachse 105, wobei die Magnetkupplung 100 zumindest einen äußeren Rotor 110 aufweist, der auf einer Innenseite Dauermagneten 115 mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist, die Magnetkupplung 100 ferner einen inneren Rotor 120 aufweist, der innerhalb des äußeren Rotors 110 angeordnet ist und auf einer Außenseite Dauermagneten 125 mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist und die Magnetkupplung 100 schließlich eine Entmagnetisierungsschutzschicht 305 zur Reduzierung einer Entmagnetisierung der Magnetkupplung 100 aufweist, wobei die Entmagnetisierungsschutzschicht 305 zwischen dem inneren 120 und dem äußeren 110 Rotor angeordnet ist.The invention relates to a magnetic coupling 100 for contactless torque transmission along an axis of rotation 105, wherein the magnetic coupling 100 has at least one outer rotor 110 having on an inner side permanent magnet 115 with sections of different polarity, the magnetic coupling 100 further comprises an inner rotor 120 which within the outer rotor 110 is disposed and on one outer side permanent magnet 125 having portions of different polarity and the magnetic coupling 100 finally has a demagnetization protective layer 305 to reduce demagnetization of the magnetic coupling 100, the demagnetization protective layer 305 is disposed between the inner 120 and the outer 110 rotor.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einer Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertagung und einem Verfahren zur Herstellung einer Magnetkupplung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.The invention is based on a magnetic coupling for contactless torque transmission and a method for producing a magnetic coupling according to the preamble of the independent claims.

Eine passive Drehkupplung führt unter Verwendung von Permanentmagneten eine Drehmomentübertragung durch, wobei grundsätzlich, in Abhängigkeit der Ausrichtung der Magnete, axiale Kupplungen und radiale Kupplungen unterschieden werden. Beide Anordnungen sind unter der Druckschrift DE 2624058 A1 offenbart. Die permanentmagnetischen Kupplungen bieten die Möglichkeit, eine berührungslose Drehmomentübertragung zu realisieren. Diese Funktion erfordert auch eine gewisse Lagerunterstützung. In neueren Ansätzen wird die Kupplung durch Hinzufügen einer Radiallagerfunktion verbessert. Bei dieser Konstruktion wird das Drehmoment durch ein Paar gegenüberliegender Magnete übertragen, die hierbei einen radialen Induktionsfluss herstellen.A passive rotary coupling performs a torque transmission using permanent magnets, wherein basically, depending on the orientation of the magnets, axial clutches and radial clutches are distinguished. Both arrangements are under the publication DE 2624058 A1 disclosed. The permanent magnetic couplings offer the possibility to realize a non-contact torque transmission. This feature also requires some bearing support. In more recent approaches, the clutch is improved by adding a radial bearing function. In this design, the torque is transmitted through a pair of opposed magnets, which produce a radial flux of induction.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertragung entlang einer Drehachse, sowieein Verfahren zur Herstellung einer Magnetkupplung, gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, a magnetic coupling for contactless torque transmission along an axis of rotation, and a method for producing a magnetic coupling, according to the main claims are presented with the approach presented here. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertragung entlang einer Drehachse, wobei die Magnetkupplung zumindest folgende Merkmale aufweist:

einen äußeren Rotor, der auf einer Innenseite Dauermagneten mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist;
einen inneren Rotor, der innerhalb des äußeren Rotors angeordnet ist und auf einer Außenseite Dauermagneten mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist; und
eine Entmagnetisierungsschutzschicht zur Reduzierung einer Entmagnetisierung der Magnetkupplung, wobei die Entmagnetisierungsschutzschicht zwischen dem inneren und dem äußeren Rotor angeordnet ist.

The approach presented here creates a magnetic coupling for contactless torque transmission along an axis of rotation, wherein the magnetic coupling has at least the following features:

an outer rotor having permanent magnets with portions of different polarity on an inner side;
an inner rotor disposed within the outer rotor and having on an outer side permanent magnets with portions of different polarity; and
a demagnetization protective layer for reducing demagnetization of the magnetic coupling, the demagnetization protective layer being disposed between the inner and outer rotors.

Bei einer Magnetkupplung kann es sich um ein Kupplungselement für eine spezifische Kupplungsart handeln, deren Funktion auf der Wirkung eines Magnetfeldes beruht. Bei einer Drehmomentübertragung kann es sich um eine Übertragung eines Drehmoments handeln, wobei das Drehmoment angibt, wie stark eine Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper, beispielsweise auf eine Magnetkupplung, wirkt. Bei einem äußeren Rotor kann es sich um einen sich drehenden, koaxialen Hohlzylinder handeln. Bei einem inneren Rotor kann es sich ebenfalls um einen sich drehenden, Hohlzylinder handeln, wobei der innere Rotor koaxial in dem äußeren Rotor angeordnet sein kann. Bei einem Dauermagneten kann es sich um einen Permanentmagneten handeln, der aus einem Stück eines hartmagnetischen Materials hergestellt ist und mit einem inneren und/oder äußeren Rotor verbunden ist. Bei der Entmagnetisierungsschutzschicht kann es sich um eine Schicht handeln, die ausgebildet ist, um magnetische Feldlinien aufzunehmen und abzuleiten oder abzuschwächen, um eine Entmagnetisierung eines Dauermagneten zu verhindern oder zumindest zu verringern.A magnetic coupling may be a coupling element for a specific type of coupling, the function of which is based on the action of a magnetic field. A torque transmission may be a transmission of a torque, wherein the torque indicates how strong a force acts on a rotatably mounted body, for example on a magnetic coupling. An outer rotor may be a rotating coaxial hollow cylinder. An inner rotor may also be a rotating, hollow cylinder, wherein the inner rotor may be disposed coaxially in the outer rotor. A permanent magnet may be a permanent magnet made of one piece of hard magnetic material and connected to an inner and / or outer rotor. The demagnetization protective layer may be a layer that is designed to receive and dissipate or attenuate magnetic field lines in order to prevent or at least reduce the demagnetization of a permanent magnet.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Entmagnetisierungsschutzschicht aus einem Material gefertigt sein, dass eine hohe relative Permeabilität aufweist. Die Entmagnetisierungsschutzschicht kann beispielsweise aus einem weichmagnetischen Werkstoffe gefertigt sein, beispielsweise Stahl oder Eisen. Auch kann ein solches Material beispielsweise eine sehr große Permeabilitätszahl von µ_r > 300 bis zu 300.000 aufweisen. Hierbei ist für einen Dauermagneten des inneren und/oder des äußeren Rotors ein Permanentmagnettyp mit höherer Koerzitivkraft und höherer Remanenz und für die Entmagnetisierungsschicht ein weichmagnetisches Material mit höherer relativen Permeabilität bevorzugt, wobei eine hohe magnetische Remanenz die Basis für alle Speicherverfahren auf Magnetismusbasis bildet und in vielen Anwendungsbereichen des Alltags von essentieller Bedeutung ist.According to one embodiment, the demagnetization protective layer may be made of a material having a high relative permeability. The demagnetization protective layer may for example be made of a soft magnetic materials, such as steel or iron. Also, such a material may for example have a very high permeability of μ _r > 300 up to 300,000. Here, for a permanent magnet of the inner and / or the outer rotor is a permanent magnet type with higher coercive force and higher remanence and for the demagnetization a soft magnetic material with higher relative permeability preferred, with a high magnetic remanence forms the basis for all memory methods based on magnetism and in many Application of everyday life is of essential importance.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Entmagnetisierungsschutzschicht zumindest einen Teilabschnitt der Innenseite des Dauermagneten des äußeren Rotors abdecken. Hierbei ist die Entmagnetisierungsschutzschicht so angeordnet, dass sie in direkten Kontakt mit einer Innenseite eines Dauermagneten des äußeren Rotors. Da die Entmagnetisierung der Dauermagneten des äußeren Rotors aufgrund des Streu-Induktionsflusses in der axialen Achse nicht so stark ausgeprägt ist, wie im Bereich des inneren Rotors, braucht die Entmagnetisierungsschutzschicht nicht die gesamte Länge der Dauermagneten des äußeren Rotors abzudecken.According to an embodiment, the demagnetization protection layer may cover at least a portion of the inside of the permanent magnet of the outer rotor. Here, the demagnetization protective layer is disposed so as to be in direct contact with an inside of a permanent magnet of the outer rotor. Since the demagnetization of the permanent magnets of the outer rotor due to the stray flux in the axial axis is not as pronounced as in the region of the inner rotor, the demagnetization protective layer need not cover the entire length of the permanent magnets of the outer rotor.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Entmagnetisierungsschutzschicht die Innenseite des Dauermagneten des äußeren Rotors in einem Winkel a, gemessen von einer Querschnittsebene einer Drehachse, zwischen 0° und 90° abdecken, insbesondere wobei der Winkel α kleiner als 90°, beispielsweise α = 60° beträgt. Sollte der Winkel α=90° betragen, wird die Entmagnetisierungsschicht in einen Kreis eingeschlossen, wodurch die Gefahr eines Kurzschlusses des Magnetflusses zwischen zwei Polen an den Dauermagneten des äußeren Rotors zunehmen kann, wobei die Drehmomentübertragungsfähigkeit hierbei entsprechend reduziert wird.According to one embodiment, the demagnetization protective layer may cover the inside of the permanent magnet of the outer rotor at an angle a, measured from a cross-sectional plane of a rotation axis, between 0 ° and 90 °, in particular wherein the angle α is less than 90 °, for example α = 60 °. If the angle α = 90 °, the demagnetization layer is enclosed in a circle, whereby the risk of a short circuit of the magnetic flux between two poles on the permanent magnet of the outer rotor may increase, the torque transmission capability is thereby reduced accordingly.

Gemäß einer Ausführungsform können der innere und der äußere Rotor als koaxial angeordnete Hohlzylinder ausgeformt sein. Eine derartige Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer sicheren und stabilen Aufnahme und Fixierung des inneren Rotors in dem äußeren Rotor, insbesondere wenn der innere Rotor innerhalb des äußeren Rotors angeordnet ist. Auch eine effiziente Drehmomentübertragung lässt sich auf diese Weise erreichen.According to one embodiment, the inner and outer rotors may be formed as coaxially arranged hollow cylinders. Such an embodiment of the approach presented here offers the advantage of a secure and stable receiving and fixing of the inner rotor in the outer rotor, in particular when the inner rotor is disposed within the outer rotor. An efficient torque transmission can be achieved in this way.

Gemäß einer Ausführungsform kann der äußere Rotor in einer tragenden Hülle angeordnet sein, insbesondere wobei die tragende Hülle als koaxialer Hohlzylinder ausgeformt ist. Eine derartige Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer sicheren und stabilen Aufnahme und Fixierung des äußeren Rotors in der tragenden Hülle.According to one embodiment, the outer rotor may be arranged in a supporting shell, in particular wherein the supporting shell is formed as a coaxial hollow cylinder. Such an embodiment of the approach presented here offers the advantage of a secure and stable reception and fixation of the outer rotor in the supporting shell.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Magnetkupplung als eine 4-polige radiale Magnetkupplung mit Winkelabschnitten zwischen dem inneren und äußeren Dauermagneten ausgeformt sein. Hierbei wird durch je ein Paar sich gegenüberliegender Dauermagnete das Drehmoment verbessert übertragen, wobei ein radialer Induktionsfluss entsteht.According to one embodiment, the magnetic coupling may be formed as a 4-pole radial magnetic coupling with angular portions between the inner and outer permanent magnets. In this case, the torque is transmitted improved by a pair of opposing permanent magnets, with a radial flux induction.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Entmagnetisierungsschutzschicht als eine Schicht mit Vorsprüngen ausgeformt sein. Entmagnetisierungsschicht als eine Schicht mit zumindest einem inneren und einem äußeren Kreisbogen ausgeformt ist, deren Radien sich unterschieden. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, durch die Vorsprünge ein Leiten der Magnetfeldlinien in gewünschte Positionen oder Wege zu ermöglichen, um hierdurch eine möglichst geringe Gefahr einer Entmagnetisierung der Dauermagneten zu erreichen.According to one embodiment, the demagnetization protective layer may be formed as a layer with protrusions. Degaussing layer is formed as a layer having at least one inner and one outer circular arc whose radii differed. Such an embodiment of the approach presented here offers the advantage of allowing the projections to guide the magnetic field lines into desired positions or paths, thereby achieving the lowest possible risk of demagnetization of the permanent magnets.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetkupplung vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellen eines inneren und eines äußeren Rotors;
Einbringen einer Entmagnetisierungsschicht zur Reduzierung einer Entmagnetisierung der Magnetkupplung, wobei die Entmagnetisierungsschutzschicht auf der Innenseite des Dauermagneten des äußeren Rotors angeordnet wird; und
Montieren des inneren Rotors, des äußeren Rotors und der Entmagnetisierungsschutzschicht, um die Magnetkupplung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche herzustellen.

A method for producing a magnetic coupling is presented, the method comprising the following steps:

Providing an inner and an outer rotor;
Inserting a demagnetization layer for reducing demagnetization of the magnetic coupling, wherein the demagnetization protective layer is disposed on the inside of the permanent magnet of the outer rotor; and
Mounting the inner rotor, the outer rotor and the demagnetization protective layer to produce the magnetic coupling according to one of the preceding claims.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Auch durch eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes können die Vorteile der vorliegenden Erfindung effizient und technisch einfach umgesetzt werden.Even by such an embodiment of the approach presented here, the advantages of the present invention can be implemented efficiently and technically simple.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertragung mit einer Entmagnetisierungsschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine isometrische Ansicht einer Magnetkupplung zur kontaktlosen Drehmomentübertragung mit einer Entmagnetisierungsschutzschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine isometrische Ansicht einer simulierten Entmagnetisierung eines Dauermagneten eines inneren Rotors einer Magnetkupplung (ohne Entmagnetisierungsschicht) bei einer Temperatur von 20°C gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine isometrische Ansicht einer simulierten Entmagnetisierung eines Dauermagneten eines äußeren Rotors einer Magnetkupplung (ohne Entmagnetisierungsschutzschicht) bei einer Temperatur von 20°C gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine isometrische Ansicht einer simulierten Entmagnetisierung eines Dauermagneten eines äußeren Rotors einer Magnetkupplung bei einer Temperatur von 20° gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung einer Magnetkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 a schematic cross-sectional view of a magnetic coupling for contactless torque transmission according to an embodiment;
2 a schematic cross-sectional view of a magnetic coupling for contactless torque transmission according to an embodiment;
3 a schematic cross-sectional view of a magnetic coupling for contactless torque transmission with a demagnetization according to an embodiment;
4 an isometric view of a magnetic coupling for contactless torque transmission with a demagnetization protective layer according to an embodiment;
5 an isometric view of a simulated demagnetization of a permanent magnet of an inner rotor of a magnetic coupling (without demagnetization) at a temperature of 20 ° C according to an embodiment;
6 an isometric view of a simulated demagnetization of a permanent magnet of an outer rotor of a magnetic coupling (without demagnetization protective layer) at a temperature of 20 ° C according to an embodiment;
7 an isometric view of a simulated demagnetization of a permanent magnet of an outer rotor of a magnetic coupling at a temperature of 20 ° according to an embodiment; and
8th a flowchart of an embodiment of a method for producing a magnetic coupling according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetkupplung 100 zur kontaktlosen Drehmomentübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei handelt es sich bei der Magnetkupplung 100 um eine 4-polige radiale Magnetkupplung 100, die Winkelabschnitte zwischen dem inneren 125 und äußeren 115 Dauermagneten aufweist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel befindet sich die hier gezeigte Magnetkupplung 100 in einer Ausgangsposition, bei der der Rotationswinkel 0° beträgt. 1 shows a schematic cross-sectional view of a magnetic coupling 100 for contactless torque transmission according to an embodiment. This is the magnetic coupling 100 around a 4-pole radial magnetic coupling 100 having angular portions between the inner 125 and outer 115 permanent magnets. According to one embodiment, the magnetic coupling shown here is located 100 in a home position where the angle of rotation is 0 °.

Die Magnetkupplung 100 weist zunächst eine Drehachse 105 auf. Ferner weist die Magnetkupplung 100 einen äußeren Rotor 110 auf, der auf einer Innenseite Dauermagneten 115 mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist. Weiterhin weist die Magnetkupplung 100 einen inneren Rotor 120 auf, der auf einer Außenseite Dauermagneten 125 unterschiedlicher Polarität aufweist und innerhalb des äußeren Rotors 110 angeordnet ist. Die Dauermagneten 125 und 115 des inneren 120 und des äußeren 110 Rotors bestehen aus je 2 Magnetpaaren. Schließlich weist die Magnetkupplung 100 eine tragende Hülse 130 auf, wobei der äußere Rotor 110 in der tragenden Hülse 130 angeordnet ist. The magnetic coupling 100 initially has a rotation axis 105 on. Furthermore, the magnetic coupling 100 an outer rotor 110 on, on an inside permanent magnet 115 having sections of different polarity. Furthermore, the magnetic coupling 100 an inner rotor 120 on, on an outside permanent magnet 125 having different polarity and within the outer rotor 110 is arranged. The permanent magnets 125 and 115 of the inner 120 and the outer 110 rotor consist of 2 pairs of magnets each. Finally, the magnetic coupling 100 a carrying sleeve 130 on, with the outer rotor 110 in the carrying sleeve 130 is arranged.

Die tragende Hülse 130, der äußere Rotor 110 und der innere 120 Rotor sind allesamt als koaxial angeordnete Hohlzylinder ausgeformt. Die Pfeilpaare 135 geben die Richtung des Induktionsflusses in den Dauermagneten 115 und 125 an. Im Betrieb wird das erforderliche Drehmoment durch einen geeigneten Drehwinkel zwischen dem inneren 120 und dem äußeren Rotor 110 in Übereinstimmung mit dem entsprechenden Lastmoment erzeugt.The carrying sleeve 130 , the outer rotor 110 and the inner rotor 120 are all formed as coaxially arranged hollow cylinder. The arrow pairs 135 give the direction of the induction flux in the permanent magnet 115 and 125 on. In operation, the required torque is achieved by a suitable angle of rotation between the inner 120 and the outer rotor 110 generated in accordance with the corresponding load torque.

Ein Problem, das in Betracht gezogen werden sollte, ist die Entmagnetisierung der Dauermagneten 115 und 125, da der Entmagnetisierungseffekt eine Drehmomentreduzierung verursacht. Dadurch kann die Magnetkupplung 100 den Arbeitszustand ändern oder sogar die Fähigkeit verlieren, ein Drehmoment zu übertragen. Insbesondere in dem Fall, in dem die benachbarten Dauermagneten 115 und 125 des inneren 120 und/oder des äußeren 110 Rotors mit entgegengesetzter Magnetisierung einander ohne einen Luftspalt physisch kontaktieren, findet die Entmagnetisierung in dem Übergangsbereich statt, wo ein Kurzschluss des Magnetflusses auftritt. Bei der radialen Kupplung erfolgt die Entmagnetisierung hauptsächlich in dem Bereich, in dem zwei Dauermagnete 115 und/oder 125 mit entgegengesetzten Magnetisierungen in Kontakt stehen. Die radiale Kupplung hat eine kritischere Situation, da die Dauermagnete 115 und 125 des inneren 120 und/oder des äußeren 110 Rotors in zwei koaxiale Hohlzylinder geformt sind und der Dauermagnet 115 des äußeren Rotors 110 mit einer höheren Möglichkeit der Entmagnetisierung konfrontiert ist.One problem that should be considered is the demagnetization of the permanent magnets 115 and 125 because the demagnetization effect causes a torque reduction. This allows the magnetic coupling 100 change the working state or even lose the ability to transmit a torque. Especially in the case where the adjacent permanent magnets 115 and 125 of the inner 120 and / or the outer 110 of opposite magnetization physically contact each other without an air gap, the demagnetization takes place in the transition region where a short circuit of the magnetic flux occurs. In the case of the radial coupling, the demagnetization takes place mainly in the area in which two permanent magnets 115 and or 125 with opposite magnetizations in contact. The radial coupling has a more critical situation because the permanent magnets 115 and 125 of the inner 120 and / or outer 110 rotor are formed into two coaxial hollow cylinders and the permanent magnet 115 the outer rotor 110 faced with a higher possibility of demagnetization.

2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetkupplung 100 zur kontaktlosen Drehmomentübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Magnetkupplung 100 um die in 1 gezeigte Magnetkupplung 100. Gemäß einem Ausführungsbeispiel befindet sich die hier gezeigte Magnetkupplung 100 in einer ungünstigen Position, bei der der Rotationswinkel 90° beträgt. 2 shows a schematic cross-sectional view of a magnetic coupling 100 for contactless torque transmission according to an embodiment. According to one embodiment, the magnetic coupling 100 around the in 1 shown magnetic coupling 100 , According to one embodiment, the magnetic coupling shown here is located 100 in an unfavorable position where the angle of rotation is 90 °.

Die Magnetkupplung 100 weist zunächst eine Drehachse 105 auf. Ferner weist die Magnetkupplung 100 einen äußeren Rotor 110 auf, der auf einer Innenseite Dauermagneten 115 mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist. Weiterhin weist die Magnetkupplung 100 einen inneren Rotor 120 auf, der auf einer Außenseite Dauermagneten 125 unterschiedlicher Polarität aufweist und innerhalb des äußeren Rotors 110 angeordnet ist. Die Dauermagneten 125 und 115 des inneren 120 und des äußeren 110 Rotors bestehen aus je 2 Magnetpaaren. Schließlich weist die Magnetkupplung 100 eine tragende Hülse 130 auf, wobei der äußere Rotor 110 in der tragenden Hülse 130 angeordnet ist. Die tragende Hülse 130, der äußere Rotor 110 und der innere 120 Rotor sind allesamt als koaxial angeordnete Hohlzylinder ausgeformt. Die Pfeilpaare 135 geben die Richtung des Induktionsflusses in den Dauermagneten 115 und 125 an. The magnetic coupling 100 initially has a rotation axis 105 on. Furthermore, the magnetic coupling 100 an outer rotor 110 on, on an inside permanent magnet 115 having sections of different polarity. Furthermore, the magnetic coupling 100 an inner rotor 120 on, on an outside permanent magnet 125 having different polarity and within the outer rotor 110 is arranged. The permanent magnets 125 and 115 of the inner 120 and the outer 110 rotor consist of 2 pairs of magnets each. Finally, the magnetic coupling 100 a carrying sleeve 130 on, with the outer rotor 110 in the carrying sleeve 130 is arranged. The carrying sleeve 130 , the outer rotor 110 and the inner rotor 120 are all formed as coaxially arranged hollow cylinder. The arrow pairs 135 give the direction of the induction flux in the permanent magnet 115 and 125 on.

Ein Extremfall, der auftreten kann, ist, wenn sich der Rotationsteil um einen Winkel von einem Pol rotiert. Dies bedeutet in diesem Moment, dass jeder Dauermagnet 125 vom inneren Rotor 120 einem Dauermagneten 115 vom äußeren Rotor 110 mit dem entgegengesetzten Magnetfeld gegenübersteht. Die Dauermagnete 115 des äußeren Rotors 110 können hierbei eine schwerwiegende Entmagnetisierung erfahren. Wenn die mechanische Toleranz nicht berücksichtigt wird, kann dies als schlimmstmögliches Szenario für die Entmagnetisierung bezeichnet werden. Durch Erhöhen des Abstands zwischen den Dauermagneten 125 des inneren Rotors 120 und den Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110, kann die Entmagnetisierung verbessert werden, aber die Drehmomentübertragungsfähigkeit wird hierbei entsprechend reduziert. Ein zusätzlicher Faktor, den es zu beachten gilt, ist die Magnettemperatur während einer Evaluierung der Entmagnetisierung, da eine Erhöhung der Temperatur der Dauermagneten 115 und 125 die Entmagnetisierung kritischer macht.An extreme case that can occur is when the rotation part rotates through an angle of one pole. This means at this moment that every permanent magnet 125 from the inner rotor 120 a permanent magnet 115 from the outer rotor 110 facing with the opposite magnetic field. The permanent magnets 115 the outer rotor 110 can experience a serious demagnetization here. If the mechanical tolerance is not taken into account, this can be called the worst possible demagnetization scenario. By increasing the distance between the permanent magnets 125 of the inner rotor 120 and the permanent magnet 115 the outer rotor 110 , the demagnetization can be improved, but the torque transmission capability is thereby reduced accordingly. An additional factor to consider is the magnet temperature during degaussing evaluation because of an increase in the temperature of the permanent magnets 115 and 125 makes degaussing more critical.

3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetkupplung 100 zur kontaktlosen Drehmomentübertragung mit einer Entmagnetisierungsschicht 305 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei handelt es sich bei der Magnetkupplung 100 um eine 4-polige radiale Magnetkupplung 100, die Winkelabschnitte zwischen dem inneren 125 und äußeren Dauermagneten 115 aufweist. Im Vergleich zu der in 1 und 2 gezeigten klassischen radialen Magnetkupplung 100 bewirkt der hier vorgestellte Ansatz einer Magnetkupplung 100 mit der Entmagnetisierungsschutzschicht 305 eine Reduzierung eines Entmagnetisierungsniveaus der Magnetkupplung 100 bei verschiedenen Temperaturen. Die Polpaarzahl von Magneten, auch als Pz' bezeichnet, kann nach der Drehmomentanforderung, Fertigungsmöglichkeit und Materialverfügbarkeit ausgewählt werden. Eine Entmagnetisierungsschutzschicht 305 kann die Innenseite des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 in einem Winkel α, gemessen von einer Querschnittsebene einer Drehachse 105, zwischen 0° und 180°/Pz abdecken. 3 shows a schematic cross-sectional view of a magnetic coupling 100 for contactless torque transmission with a demagnetization layer 305 according to an embodiment. This is the magnetic coupling 100 around a 4-pole radial magnetic coupling 100 , the angular sections between the inner 125 and outer permanent magnets 115 having. Compared to the in 1 and 2 shown classic radial magnetic coupling 100 causes the presented approach of a magnetic coupling 100 with the demagnetization protective layer 305 a reduction of a demagnetization level of the magnetic coupling 100 at different temperatures. The pole pair number of magnets, also referred to as Pz ', can be selected according to the torque request, manufacturing capability, and material availability. A demagnetization protective layer 305 can be the inside of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 at an angle α, measured from a cross-sectional plane of a rotation axis 105 , cover between 0 ° and 180 ° / Pz.

Die Magnetkupplung 100 weist zunächst eine Drehachse 105 auf. Ferner weist die Magnetkupplung 100 einen äußeren Rotor 110 auf, der auf einer Innenseite Dauermagneten 115 mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist. Weiterhin weist die Magnetkupplung 100 einen inneren Rotor 120 auf, der auf einer Außenseite Dauermagneten 125 unterschiedlicher Polarität aufweist und innerhalb des äußeren Rotors 110 angeordnet ist. Die Dauermagneten 125 und 115 des inneren 120 und des äußeren 110 Rotors bestehen aus je 2 Magnetpaaren. Schließlich weist die Magnetkupplung 100 eine tragende Hülse 130 auf, wobei der äußere Rotor 110 in der tragenden Hülse 130 angeordnet ist. Die tragende Hülse 130, der äußere Rotor 110 und der innere 120 Rotor sind allesamt als koaxial angeordnete Hohlzylinder ausgeformt. Zusätzlich weist die Magnetkupplung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 Entmagnetisierungsschutzschichten 305 zur Reduzierung einer Entmagnetisierung der Magnetkupplung 100 auf, wobei die Entmagnetisierungsschutzschichten 305 zwischen dem inneren 120 und dem äußeren Rotor 110 angeordnet sind.The magnetic coupling 100 initially has a rotation axis 105 on. Furthermore, the magnetic coupling 100 an outer rotor 110 on, on an inside permanent magnet 115 having sections of different polarity. Furthermore, the magnetic coupling 100 an inner rotor 120 on, on an outside permanent magnet 125 having different polarity and within the outer rotor 110 is arranged. The permanent magnets 125 and 115 of the inner 120 and the outer 110 rotor consist of 2 pairs of magnets each. Finally, the magnetic coupling 100 a carrying sleeve 130 on, with the outer rotor 110 in the carrying sleeve 130 is arranged. The carrying sleeve 130 , the outer rotor 110 and the inner rotor 120 are all formed as coaxially arranged hollow cylinder. In addition, the magnetic coupling 100 according to an embodiment 4 Entmagnetisierungsschutzschichten 305 to reduce demagnetization of the magnetic coupling 100 on, wherein the demagnetization protective layers 305 between the inner 120 and the outer rotor 110 are arranged.

Jede Entmagnetisierungsschutzschicht 305 deckt gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest einen Teilabschnitt der Innenseite des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 ab, wobei jede Entmagnetisierungsschutzschicht 305 zumindest auch einen Teilabschnitt der Außenseite des Dauermagneten 125 des inneren Rotors 120 abdecken kann. Hierbei kann jede Entmagnetisierungsschicht 305 die Innenseite eines Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 in einem Winkel α zwischen 0° und 90° gemessen von einer Querschnittsebene der Drehachse 105 abdecken, wobei der Winkel α gemäß einem Ausführungsbeispiel idealerweise 60° beträgt. Sollte der Winkel α 90° betragen, wird jede der vier Entmagnetisierungsschichten 305 in einen Kreis eingeschlossen. In diesem Fall kann ein Kurzschluss des Magnetflusses zwischen zwei Polen an den Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 zunehmen, wobei die Drehmomentübertragungsfähigkeit entsprechend reduziert wird.Each demagnetization protection layer 305 covers according to one embodiment, at least a portion of the inside of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 with each demagnetization protective layer 305 at least a portion of the outside of the permanent magnet 125 of the inner rotor 120 can cover. Here, each demagnetization layer 305 the inside of a permanent magnet 115 the outer rotor 110 at an angle α between 0 ° and 90 ° measured from a cross-sectional plane of the axis of rotation 105 cover, wherein the angle α according to one embodiment is ideally 60 °. If the angle α is 90 °, each of the four demagnetization layers becomes 305 enclosed in a circle. In this case, a short circuit of the magnetic flux between two poles on the permanent magnet 115 the outer rotor 110 increase, wherein the torque transmission capability is reduced accordingly.

Jede Entmagnetisierungsschutzschicht 305 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sie in Kontakt mit der Innenseite der Dauermagnete 115 des äußeren Rotors 110 steht. Da die Entmagnetisierung der Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 aufgrund des Streu-Induktionsflusses in der axialen Achse an den Seitenflächen nicht so gravierend ist, braucht die Entmagnetisierungsschutzschicht 305 nicht die gesamte Länge eines Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 abzudecken.Each demagnetization protection layer 305 According to one embodiment, it is arranged to be in contact with the inside of the permanent magnets 115 the outer rotor 110 stands. Because the demagnetization of the permanent magnets 115 the outer rotor 110 due to the stray flux of induction in the axial Axis on the side surfaces is not so serious, needs the demagnetization protective layer 305 not the entire length of a permanent magnet 115 the outer rotor 110 cover.

Jede Entmagnetisierungsschutzschicht 305 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einem Material mit hoher relativer Permeabilität, zum Beispiel, Stahl als Weichmagnetische Werkstoffe. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in diesem Beispiel der weichmagnetische Stahl 1.4104 als Material für die Entmagnetisierungsschutzschicht 305 verwendet. Die Dauermagneten 125 und 115 des inneren 120 und/oder des äußeren 110 Rotors sind hingegen aus hartmagnetischen Werkstoffen gefertigt und besitzen demgemäß hohe Koerzitivfeldstärken. Generell hängt die Materialpaarung der Magnetkupplung 100 von den praktischen Anforderungen an eine Drehmomentübertragung, Platz, Montagezustand, Materialverfügbarkeit und von anderen Faktoren ab. Grundsätzlich ist für die Dauermagneten 125 und 115 des inneren 120 und/oder des äußeren 110 Rotors ein Permanentmagnettyp mit höherer Koerzitivkraft und höherer Remanenz und für die Entmagnetisierungsschicht 305 ein weichmagnetisches Material mit höherer Permeabilität zu bevorzugen.Each demagnetization protection layer 305 For example, according to one embodiment, it is made of a high relative permeability material, for example, steel as a soft magnetic material. According to one embodiment, in this example, the soft magnetic steel 1.4104 is used as the material for the demagnetization protective layer 305 used. The permanent magnets 125 and 115 the inner 120 and / or the outer 110 rotor, however, are made of hard magnetic materials and therefore have high coercive field strengths. In general, the material pairing of the magnetic coupling depends 100 from the practical requirements for torque transmission, space, mounting condition, material availability and other factors. Basically, for the permanent magnets 125 and 115 of the inner 120 and / or the outer 110 rotor, a permanent magnet type with higher coercive force and higher remanence and for the demagnetization layer 305 To prefer a soft magnetic material with higher permeability.

Eine Dicke jeder Entmagnetisierungsschutzschicht 305 steht gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Verhältnis zwischen 25% bis 50% zu einer Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110. Die exakte Dicke der Entmagnetisierungsschicht 305 entlang der radialen Achse der Magnetkupplung 100 und eine Länge der Entmagnetisierungsschutzschicht 305 entlang der axialen Achse der Magnetkupplung 100 sind entsprechend der konkreten Kupplungsausführung auszulegen. Eine dickere Entmagnetisierungsschicht 305 hat hierbei eine bessere Funktion, um das Entmagnetisierungsniveau der Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 zu verringern, aber sie hat dafür einen höheren Platzbedarf. Die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 305 sollte diesbezüglich sorgfältig gewählt werden, um ein Gleichgewicht zwischen dem Verlustdrehmoment wegen geringeren Bauraums und der Verbesserung der Entmagnetisierung zu erreichen. Die Vorteile einer solchen Anordnung bestehen insbesondere darin, dass der Montageaufwand verringert wird. So ist auch die Form der Entmagnetisierungsschutzschicht 305 nicht festgelegt. Demnach kann die Entmagnetisierungsschutzschicht 305 beispielsweise als eine Schicht mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen ausgeformt sein, wobei die Entmagnetisierungsschutzschicht 305 als eine Schicht mit zumindest einem inneren und einem äußeren Kreisbogen ausgeformt ist, deren Radien sich unterschieden.A thickness of each demagnetization protective layer 305 is according to one embodiment in a ratio between 25% to 50% to a thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 , The exact thickness of the demagnetization layer 305 along the radial axis of the magnetic coupling 100 and a length of the demagnetization protective layer 305 along the axial axis of the magnetic coupling 100 are to be designed according to the specific coupling design. A thicker demagnetization layer 305 this has a better function to the demagnetization level of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 but it has a higher space requirement. The thickness of the demagnetization protective layer 305 Care should be taken in this regard to balance the loss torque due to less space and improvement in demagnetization. The advantages of such an arrangement are in particular that the assembly cost is reduced. This is also the form of the demagnetization protective layer 305 not fixed. Accordingly, the demagnetization protective layer 305 For example, be formed as a layer having a plurality of protrusions, wherein the demagnetization protective layer 305 is formed as a layer with at least one inner and one outer circular arc whose radii differed.

4 zeigt eine isometrische Ansicht einer Magnetkupplung 100 zur kontaktlosen Drehmomentübertragung mit einer Entmagnetisierungsschutzschicht 305 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Magnetkupplung 100 um die in 3 gezeigte Magnetkupplung 100. 4 shows an isometric view of a magnetic coupling 100 for contactless torque transmission with a demagnetization protective layer 305 according to an embodiment. According to one embodiment, the magnetic coupling 100 around the in 3 shown magnetic coupling 100 ,

Die Magnetkupplung 100 weist zunächst eine Drehachse 105 auf. Ferner weist die Magnetkupplung 100 einen äußeren Rotor 110 auf, der auf einer Innenseite Dauermagneten 115 mit Abschnitten unterschiedlicher Polarität aufweist. Weiterhin weist die Magnetkupplung 100 einen inneren Rotor 120 auf, der auf einer Außenseite Dauermagneten 125 unterschiedlicher Polarität aufweist und innerhalb des äußeren Rotors 110 angeordnet ist. Die Dauermagneten 125 und 115 des inneren 120 und des äußeren 110 Rotors bestehen aus je 2 Magnetpaaren. Schließlich weist die Magnetkupplung 100 eine tragende Hülse 130 auf, wobei der äußere Rotor 110 in der tragenden Hülse 130 angeordnet ist. Die tragende Hülse 130, der äußere Rotor 110 und der innere 120 Rotor sind allesamt als koaxial angeordnete Hohlzylinder ausgeformt. Zusätzlich weist die Magnetkupplung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 Entmagnetisierungsschutzschichten 305 zur Reduzierung einer Entmagnetisierung der Magnetkupplung 100 auf, wobei die Entmagnetisierungsschutzschichten 305 zwischen dem inneren 120 und dem äußeren Rotor 110 angeordnet sind, insbesondere wobei jede Entmagnetisierungsschutzschicht 305 hierbei zumindest einen Teilabschnitt der Innenseite des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 abdeckt.The magnetic coupling 100 initially has a rotation axis 105 on. Furthermore, the magnetic coupling 100 an outer rotor 110 on, on an inside permanent magnet 115 having sections of different polarity. Furthermore, the magnetic coupling 100 an inner rotor 120 on, on an outside permanent magnet 125 having different polarity and within the outer rotor 110 is arranged. The permanent magnets 125 and 115 of the inner 120 and the outer 110 rotor consist of 2 pairs of magnets each. Finally, the magnetic coupling 100 a carrying sleeve 130 on, with the outer rotor 110 in the carrying sleeve 130 is arranged. The carrying sleeve 130 , the outer rotor 110 and the inner rotor 120 are all formed as coaxially arranged hollow cylinder. In addition, the magnetic coupling 100 according to an embodiment 4 Entmagnetisierungsschutzschichten 305 to reduce demagnetization of the magnetic coupling 100 on, wherein the demagnetization protective layers 305 between the inner 120 and the outer rotor 110 in particular, each demagnetization protective layer 305 Here, at least a portion of the inside of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 covers.

Ferner kann bezüglich der Abmessungen der hier vorgestellten Komponenten der Magnetkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel offenbart werden, dass der äußere Rotor 110 eine Länge von 5 mm, eine Dicke von 0,8 mm und einen Durchmesser von 5,6 mm aufweist. Die Dauermagneten 115 auf der Innenseite ders äußeren Rotors 110 können beispielsweise eine Dicke von 0,5 mm aufweisen. Der innere Rotor 120 kann beispielsweise eine Länge von 5mm und einen Durchmesser von 3 mm aufweisen. Die Dauermagneten 125 auf der Außenseite des inneren Rotors 120 können beispielsweise eine Dicke von 1 mm aufweisen und auf einem Träger 105 eines Durchmessers von 1mm angeordnet sein. Dabei kann zwischen dem äußeren Rotor 110 und dem inneren Rotor 120 ein Abstand von 0,5 mm bestehen. Die Dicke der Entmagnetisierungsschicht 305 kann beispielsweise 0,1 mm betragen und eine Breite von 2,1 mm aufweisen.Furthermore, with respect to the dimensions of the components of the magnetic coupling presented here according to an embodiment, it can be disclosed that the outer rotor 110 has a length of 5 mm, a thickness of 0.8 mm and a diameter of 5.6 mm. The permanent magnets 115 on the inside of the outer rotor 110 For example, they may have a thickness of 0.5 mm. The inner rotor 120 may for example have a length of 5mm and a diameter of 3 mm. The permanent magnets 125 on the outside of the inner rotor 120 For example, they may have a thickness of 1 mm and on a support 105 a diameter of 1mm may be arranged. It can be between the outer rotor 110 and the inner rotor 120 a distance of 0.5 mm. The thickness of the demagnetization layer 305 may for example be 0.1 mm and have a width of 2.1 mm.

5 zeigt eine isometrische Ansicht einer simulierten Entmagnetisierung eines Dauermagneten 125 des inneren Rotors 120 einer Magnetkupplung 100 bei 20° gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei wurde lediglich ein Halbmodell entlang der Drehachse simuliert, da die Kupplung entlang der Drehachse symmetrisch ist. Hierbei wird ein Entmagnetisierungsverhalten des inneren Rotors 120 bei einer Temperatur von 20°C gezeigt, ohne dass eine Entmagnetisierungsschicht eingebracht ist. Dabei zeigt sich bei den Dauermagneten 125 des inneren Rotors 120 ein Maximum 505 eines lokalen Entmagnetisierungsanteils von 72,32%. Hierbei kann ein Entmagnetisierungsverhältnis von beispielsweise (1-Br'/Br)*100% angesetzt werden. Der Entmagnetisierungsanteil vom gesamten Dauermagnetvolumen 125 des Rotors 120 beträgt beispielsweise nur einen kleinen Anteil, sodass deshalb das Entmagnetisierungsrisiko nicht so gravierend ist. 5 shows an isometric view of a simulated demagnetization of a permanent magnet 125 of the inner rotor 120 a magnetic coupling 100 at 20 ° according to one embodiment. This was simulated only a half-model along the axis of rotation, since the coupling along the axis of rotation is symmetrical. This is a demagnetization behavior of the inner rotor 120 shown at a temperature of 20 ° C, without a demagnetizing layer is introduced. This is shown by the permanent magnets 125 of the inner rotor 120 a maximum 505 a local demagnetization rate of 72.32%. In this case, a demagnetization ratio of, for example, (1-Br '/ Br) * 100% can be assumed. The demagnetization component of the total permanent magnet volume 125 of the rotor 120 is, for example, only a small proportion, so therefore the risk of demagnetization is not so serious.

6 zeigt eine isometrische Ansicht einer simulierten Entmagnetisierung eines Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 einer Magnetkupplung bei einer Temperatur von 20°C gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei wird ein Entmagnetisierungsverhalten des äußeren Rotors 110 gezeigt, ohne dass eine Entmagnetisierungsschicht eingebracht ist. Dabei zeigt sich bei dem Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 ein Maximum 605 eines lokalen Entmagnetisierungsanteils von 16,83%. Hierbei wird deutlich, dass die Entmagnetisierung des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110, aufgrund des Streu-Induktionsflusses in der axialen Achse nicht so gravierend ist, wie die Entmagnetisierung des Dauermagneten des inneren Rotors. Der Entmagnetisierungsanteil vom gesamten Dauermagnetvolumen 115 des Rotors 110 beträgt einen großen Anteil, sodass deshalb das Entmagnetisierungsrisiko gravierend ist. 6 shows an isometric view of a simulated demagnetization of a permanent magnet 115 the outer rotor 110 a magnetic coupling at a temperature of 20 ° C according to an embodiment. This is a demagnetization behavior of the outer rotor 110 shown without a demagnetizing layer is introduced. This is shown by the permanent magnet 115 the outer rotor 110 a maximum 605 a local demagnetization rate of 16.83%. Here it becomes clear that the demagnetization of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is not as severe as the demagnetization of the permanent magnet of the inner rotor due to the leakage flux in the axial axis. The demagnetization component of the total permanent magnet volume 115 of the rotor 110 is a large proportion, so therefore the risk of demagnetization is serious.

7 zeigt eine isometrische Ansicht einer simulierten Entmagnetisierung eines Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 einer Magnetkupplung bei einer Temperatur von 20° gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei wird ein Entmagnetisierungsverhalten eines Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 mit einer eingebrachten Entmagnetisierungsschutzschicht gezeigt. Die 7 umfasst 3 Abbildungen a, b und c, die jeweils eine Entmagnetisierung eines Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 bei einer Temperatur von 20° zeigen. Es wird jeweils eine bestimmte Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht verwendet, um zu testen, wie stark das Entmagnetisierungsverhalten des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 sein kann und wie viel Drehmomentverlust nach der Entmagnetisierung dies bedeuten kann. 7 shows an isometric view of a simulated demagnetization of a permanent magnet 115 the outer rotor 110 a magnetic coupling at a temperature of 20 ° according to an embodiment. This is a demagnetization behavior of a permanent magnet 115 the outer rotor 110 shown with an incorporated demagnetization protective layer. The 7 includes 3 figures a, b and c, each one demagnetizing a permanent magnet 115 the outer rotor 110 at a temperature of 20 ° show. In each case, a specific thickness of the demagnetization protective layer is used to test how strong the demagnetization behavior of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 and how much torque loss after demagnetization can mean this.

In Abbildung a beträgt hierbei die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 10% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110, wobei ein maximal erreichter lokaler Entmagnetisierungswert 6.99% entspricht. In Abbildung b beträgt die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 20% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110, wobei ein maximal erreichter lokaler Entmagnetisierungswert 4,70% entspricht. In beträgt die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 30% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110, wobei ein maximal erreichter lokaler Entmagnetisierungswert 11,01% entspricht. Je dicker die Entmagnetisierungsschutzschicht also konzipiert ist, desto geringer ist die pauschale Entmagnetisierung der Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110. Die zeigt zwar ein höheres lokales Entmagnetisierungsverhalten an der Grenzfläche 705 des Dauermagneten 115, aber die pauschale Entmagnetisierung in der Innenseite des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 ist jedoch reduziert. Zusätzlich hat die Entmagnetisierung an der Grenzfläche 705 des Dauermagneten 115 weniger Einfluss auf die Drehmomenterzeugung aufgrund wirkender Randkräfte, ein Umstand, der in der folgenden Tabelle 1 verdeutlicht ist: Tabelle 1 Drehmomentvergleich bei 20 ° C Drehmoment vor der Entmagnetisierung Drehmoment nach der Entmagnetisierung Ohne Entmagnetisierungsschutzschicht 7.14 mNm 7.02 mNm Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht / Dicke des äußeren Magneten = 0.1 7.16 mNm 7.10 mNm Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht / Dicke des äußeren Magneten = 0.2 7.25 mNm 7.21 mNm Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht / Dicke des äußeren Magneten = 0.3 7.37 mNm 7.32 mNm In Figure a, the thickness of the demagnetization protective layer is 10% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 , where a maximum local demagnetization value corresponds to 6.99%. In Figure b, the thickness of the demagnetization protective layer is 20% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 , wherein a maximum achieved local demagnetization value 4 , 70% corresponds. In the thickness of the demagnetization protective layer is 30% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 , wherein a maximum achieved local demagnetization value 11 , 01% corresponds. The thicker the demagnetization protective layer is designed, the lower the overall demagnetization of the permanent magnets 115 the outer rotor 110 , The Although shows a higher local demagnetization behavior at the interface 705 of the permanent magnet 115 but the blanket demagnetization in the inside of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is reduced. In addition, the demagnetization has at the interface 705 of the permanent magnet 115 less influence on the torque generation due to acting marginal forces, a circumstance which is illustrated in the following Table 1: Table 1 Torque comparison at 20 ° C Torque before demagnetization Torque after demagnetization Without demagnetization protective layer 7.14 mNm 7.02 mNm Thickness of the demagnetization protective layer / Thickness of the outer magnet = 0.1 7.16 mNm 7.10 mNm Thickness of the demagnetization protective layer / thickness of the outer magnet = 0.2 7.25 mNm 7.21 mNm Thickness of the demagnetization protective layer / thickness of the outer magnet = 0.3 7.37 mNm 7.32 mNm

Die Tabelle 1 zeigt einen Drehmomentvergleich des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 bei einer Temperatur von 20°C. Hierbei werden in den Spalten ein Drehmoment vor der Entmagnetisierung des Dauermagneten 115 und ein Drehmoment nach der Entmagnetisierung des Dauermagneten 115 vergleichen, wobei dieser Vergleich nochmals in 4 Szenarien unterteilt wird, wobei in der ersten Zeile zunächst ein Vergleich der Drehmomente ohne Entmagnetisierungsschutzschicht gezeigt ist, in der zweiten Zeile ein Vergleich der Drehmomente gezeigt ist, bei dem die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 10% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 beträgt, in der dritten Zeile ein Vergleich der Drehmomente gezeigt ist, bei dem die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 20% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 beträgt und in der vierten Zeile schließlich ein Vergleich der Drehmomente gezeigt ist, bei dem die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 30% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 beträgt. Aus der Tabelle 1 geht deutlich hervor, dass bereits ein pures Vorhandensein einer Entmagnetisierungsschutzschicht das Drehmoment des Dauermagneten 115 verstärkt. Zudem wird aus der Tabelle 1 ersichtlich, dass, je dicker die Entmagnetisierungsschutzschicht konzipiert ist, je höher das Drehmoment ist. Die Stärke des Magnetfeldes ist hierbei proportional zum Drehmoment.Table 1 shows a torque comparison of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 at a temperature of 20 ° C. In this case, in the columns, a torque before the demagnetization of permanent magnets 115 and a torque after the demagnetization of the permanent magnet 115 This comparison is again subdivided into 4 scenarios, wherein in the first line a comparison of the torques without demagnetization protection layer is shown, in the second line a comparison of the torques is shown, in which the thickness of the demagnetization protective layer 10% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is shown in the third line, a comparison of the torques, wherein the thickness of the demagnetization protective layer 20% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 Finally, in the fourth line, a comparison of the torques is shown, in which the thickness of the demagnetization protective layer 30% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is. It is clear from Table 1 that even a pure presence of a demagnetization protective layer the torque of the permanent magnet 115 strengthened. In addition, it can be seen from Table 1 that the thicker the demagnetization protective layer is designed, the higher the torque is. The strength of the magnetic field is proportional to the torque.

Dasselbe Entmagnetisierungsverhalten des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 wird abermals simuliert, diesmal allerdings bei einer Temperatur von 60°: Tabelle 2 Drehmomentvergleich bei 60 ° C Drehmoment vor der Entmagnetisierung Drehmoment nach der Entmagnetisierung Ohne Entmagnetisierungsschutzschicht 5.81 mNm 4.69 mNm Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht / Dicke des äußeren Magneten = 0.1 5.99 mNm 4.88 mNm Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht / Dicke des äußeren Magneten = 0.2 6.19 mNm 5.25 mNm Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht / Dicke des äußeren Magneten = 0.3 6.39 mNm 5.61 mNm The same demagnetization behavior of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is simulated again, but this time at a temperature of 60 °: Table 2 Torque comparison at 60 ° C Torque before demagnetization Torque after demagnetization Without demagnetization protective layer 5.81 mNm 4.69 mNm Thickness of the demagnetization protective layer / Thickness of the outer magnet = 0.1 5.99 mNm 4.88 mNm Thickness of the demagnetization protective layer / thickness of the outer magnet = 0.2 6.19 mNm 5.25 mNm Thickness of the demagnetization protective layer / thickness of the outer magnet = 0.3 6.39 mNm 5.61 mNm

Die Tabelle 2 zeigt einen Drehmomentvergleich des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 bei einer Temperatur von 60°C. Hierbei werden in den Spalten ein Drehmoment vor der Entmagnetisierung des Dauermagneten 115 und ein Drehmoment nach der Entmagnetisierung des Dauermagneten 115 vergleichen, wobei dieser Vergleich nochmals in 4 Szenarien unterteilt wird, wobei in der ersten Zeile zunächst ein Vergleich der Drehmomente ohne Entmagnetisierungsschutzschicht gezeigt ist, in der zweiten Zeile ein Vergleich der Drehmomente gezeigt ist, bei dem die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 10% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 beträgt, in der dritten Zeile ein Vergleich der Drehmomente gezeigt ist, bei dem die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 20% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 beträgt und in der vierten Zeile schließlich ein Vergleich der Drehmomente gezeigt ist, bei dem die Dicke der Entmagnetisierungsschutzschicht 30% der Dicke des Dauermagneten 115 des äußeren Rotors 110 beträgt. Aus der Tabelle 2 geht abermals deutlich hervor, dass bereits ein pures Vorhandensein einer Entmagnetisierungsschutzschicht das Drehmoment des Dauermagneten 115 verstärkt. Zudem wird aus der Tabelle 2 erneut ersichtlich, dass, je dicker die Entmagnetisierungsschutzschicht konzipiert ist, je höher das Drehmoment ist. Die Stärke des Magnetfeldes ist hierbei proportional zum Drehmoment.Table 2 shows a torque comparison of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 at a temperature of 60 ° C. In this case, in the columns, a torque before the demagnetization of the permanent magnet 115 and a torque after the demagnetization of the permanent magnet 115 This comparison is again subdivided into 4 scenarios, wherein in the first line a comparison of the torques without demagnetization protection layer is shown, in the second line a comparison of the torques is shown, in which the thickness of the demagnetization protective layer 10% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is shown in the third line, a comparison of the torques, wherein the thickness of the demagnetization protective layer 20% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 Finally, in the fourth line, a comparison of the torques is shown, in which the thickness of the demagnetization protective layer 30% of the thickness of the permanent magnet 115 the outer rotor 110 is. From Table 2 it is again clear that even a pure presence of a demagnetization protective layer, the torque of the permanent magnet 115 strengthened. In addition, it is again apparent from Table 2 that the thicker the demagnetization protective layer is designed, the higher the torque is. The strength of the magnetic field is proportional to the torque.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 800 zur Herstellung einer Magnetkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel. 8th shows a flowchart of an embodiment of a method 800 for producing a magnetic coupling according to an embodiment.

Das Verfahren 800 weist zunächst einen Schritt 805 auf, bei dem der innere und der äußere Rotor bereitgestellt werden. In einem Schritt 810 des Verfahrens 800 wird eine Entmagnetisierungsschutzschicht zur Reduzierung einer Entmagnetisierung der Magnetkupplung eingebracht, wobei die Entmagnetisierungsschutzschicht auf der Innenseite des Dauermagneten des äußeren Rotors angeordnet wird. Schließlich weist das Verfahren 800 einen Schritt 815 auf, bei dem der innere Rotor, der äußere Rotor und die Entmagnetisierungsschutzschicht montiert werden, um die Magnetkupplung herzustellen.The procedure 800 points first to a step 805 in which the inner and outer rotors are provided. In one step 810 of the procedure 800 For example, a demagnetization protective layer for reducing demagnetization of the magnetic coupling is inserted, and the demagnetization protective layer is disposed on the inside of the permanent magnet of the outer rotor. Finally, the procedure points 800 one step 815 in which the inner rotor, the outer rotor and the demagnetization protective layer are mounted to produce the magnetic coupling.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2624058 A1 [0002]

Claims

Magnetic coupling (100) for contactless torque transmission along a rotation axis (105), wherein the magnetic coupling (100) has at least the following features: an outer rotor (110) having on an inner side permanent magnet (115) with sections of different polarity; an inner rotor (120) disposed within the outer rotor (110) and having on an outer side permanent magnets (125) with portions of different polarity; a demagnetization protection layer (305) for reducing demagnetization of a magnetic coupling (100), the demagnetization protection layer (305) being disposed between the inner (120) and outer (110) rotors.

Magnetic coupling (100) according to Claim 1 in which the demagnetization protection layer (305) is made of a material having a high relative permeability, in particular steel or a soft magnetic material and / or wherein the material has a permeability of greater than 300, in particular up to 300,000.

Magnetic coupling (100) according to one of the preceding claims, wherein the demagnetization protective layer (305) covers at least a portion of the inner side of the permanent magnet (115) of the outer rotor (110).

Magnetic coupling (100) according to Claim 3 in which the demagnetization protection layer (305) covers the inside of the permanent magnet (115) of the outer rotor (110) at an angle (α) measured from a cross-sectional plane of a rotation axis (105) between 0 ° and 90 °, in particular wherein the angle (α ) Is 60 °.

Magnetic coupling (100) according to one of the preceding claims, in which the inner (120) and the outer (110) rotor are formed as coaxially arranged hollow cylinders.

A magnetic coupling (100) according to any one of the preceding claims, wherein the outer rotor (110) is disposed in a supporting sheath (130), in particular wherein the supporting sheath (130) is formed as a coaxial hollow cylinder.

A magnetic coupling (100) according to any one of the preceding claims, wherein the magnetic coupling (100) is formed as a 4-pole radial magnetic coupling (100) with angular portions between the inner (125) and outer (115) permanent magnets.

A magnetic coupling (100) according to any one of the preceding claims, wherein the demagnetization protection layer (305) is formed as a layer with protrusions.

Magnetic coupling (100) according to Claim 8 in which the demagnetization layer (305) is formed as a layer having at least one inner and one outer circular arc whose radii differ.

Method (800) for producing a magnetic coupling (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (800) comprises the following steps: Providing (805) an inner (120) and an outer (110) rotor; Inserting (810) a demagnetization protection layer (305) for reducing demagnetization of the magnetic coupling (100), the demagnetization protection layer (305) being disposed on the inside of the permanent magnet (115) of the outer rotor (110); Mounting (815) the inner rotor (120), the outer rotor (110) and the demagnetization protection layer (305) to produce the magnetic coupling (100) according to any one of the preceding claims.

A computer program adapted to perform the method (800) in accordance with Claim 10 execute and / or control.

Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 11 is stored.