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Elektromagnetische Wirbelstromkupplung Die Erfindung betrifft eine
elektromagnetische Wirbelstromkupplung mit einem eine Erregerwicklung tragenden
und mit öffnungen zum Luftunilauf versehenen Stator, der zwei innenliegende koaxiale,
mit der Antriebs- bzw. Abtriebswelle verbundene Rotoren w-nschließt, von denen der
eine mit Zähnen und Nuten versehen ist, während der andere einen Wirbelstromzylinder
aufweist, wobei sich geschwindigkeitsgleich mit diesen Rotoren radial wirkende
Lüf-
ter drehen.
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Es sind Kupplungen bekanntgeworden, bei denen der innere Rotor Zähne
und periphere Nuten aufweist, während der äußere Rotor ein Zylinder ist, in dessen
glatten Flächen die die übertragung des Drehmoments bewirkenden Foucaultschen oder
Wirbelströme entstehen. Auf diese Weise wird die gesamte Gleitwärme in diesem zylindrischen
Rotor erzeugt. Die Vernichtung dieser thermischen Energie durch Luftstromkühlung
bietet Schwierigkeiten, da einerseits die heißesten Flächen durch die Hinzufügung
von Kühlrippen nicht vergrößert werden können und andererseits die Temperatur unter
einer, bestimmten Grenze bleiben muß, andernfalls der zylindrische Rotor unter der
Einwirkung der Erwärmung sich verformen würde.
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Es ist weiter bekannt, bei einer elektromagnetischen Wirbelstromkupplung,
deren umlaufende Teile konzentrisch zueinander angeordnet sind, den innenliegenden
Rotor mit Kühlluftkanälen zu versehen. Die Trennwände der Kühlluftkanäle sollen
dabei gleichzeitg als Lüfterflügel wirken.
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Mit diesen bekannten Ausbildungen wird kein kondnuierlicher Kühlluftstrom
erzeugt, sondern eine pulsierende Luftzirkulation mit Wirbelbildung.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen und
ohne erhöhten Raumbedarf eine kontinuierliche Luftkühlung zu schaffen, bei der die
Lüfterflügel mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen wie der zu kühlende Rotor,
und dadurch eine besonders intensive Kühlung der Kupplung zu ermöglichen.
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Nach der Erfindung ist zu diesem Zweck vorgesehen, daß der innenliegende
Rotor einen für den Magnetfluß durchlässigen ringförmigen Teil aufweist, der von
einer mit der Welle verbundenen, mit sich in axialer Richtung erstreckenden Kühlluftkanälen
versehenen Haltevorrichtung getragen wird, wobei der entsprechende Lüfter den Kühlluftstrom
durch die genannten Kanäle hindurch befördert.
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Dieser Kühlluftstrom wird durch ein Flügelrad erzeugt, das auf der
den inneren Rotor tragenden Welle winklig aufgekeilt ist, wobei der Stator und der
oder die seitlichen Flansche der Kupplung Öffnungen für den Ein- und Austritt der
Luft aufweisen.
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Der äußere Rotor besitzt gegenüber der in dem Stator untergebrachten
Erregerspule eine Zone erhöhten magnetischen Widerstandes, die dem Durchgang des
magnetischen Feldlinienflusses durch die Masse des äußeren Rotors parallel zu seiner
Achse entgegenwirkt und ihn im Gegenteil zwingt, die Zähne und Nuten in radialer
Richtung an den seitlichen Enden des äußeren Rotors zu durchlaufen.
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Nach einer anderen Ausführungsform weist einer der seitlichen Flansche
Kühlflügel auf, die in den durch den inneren Rotor in axialer Richtung hindurchströmenden
Luftzirkulationsstrom eingeschaltet sind.
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Schließlich sind nach einer weiteren Ausführungsform die die »Speichen«
des inneren Rotors bildenden Kühlrippen auf beiden Seiten über die zylindrische
Außenfläche hinaus seitlich verlängert, so daß sie die Flügel eines Zentrifugalgebläses
bilden, wobei die durch die Seiten der Kupplung angesaugte Luft sich in radialer
Richtung fortbewegt, bis sie durch periphere Öffnungen des Stators wieder entweicht.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsfoim
der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung-und
Fig. J einen senkrecht zur Achse gelegten halben Querschnitt.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
sind
la und 1 b zwei miteinander verbundene, den Stator bildende Teile, in deren
Innerem eine Erregerspule 2 angeordnet ist. Die Seitenflächen des Stators werden
von Flanschen 3 und 4 gebildet., Die Oberfläche wenigstens eines dieser Flansche
ist in geeigneter Weise durchbrochen, um die Kühllufthindurchzulassen, wie im folgenden
noch näher erläutert werden wird. Diese Flansche 3 und 4 weisen Lagerstellen
mit Wälzlagerkränzen 5 und 6 auf, durch die Wellen 7 und
8 geführt sind. Die Welle 7 ist mit einem ersten äußeren Rotor
9 verbunden, während die Welle 8 mit einem zweiten inneren Rotor
10 verbunden ist. Die Nabe des Rotors 9 liegt auf dem im Innern der
Kupplung liegenden Ende der Welle 8
mittels eines Wälzlagerkranzes
11 auf. Der den Rotor 9 begrenzende Flansch 12 weist seinerseits eine
Nabe auf, die auf dem mittleren Teil der Welle 8 mittels eines Kugellagerlaufrings
13 ruht. Der äußere Rotor 9 ist also nicht als freitragender Teil
angeordnet und läßt sich in jeder geeigneten Länge vorsehen, ohne daß man Gefahr
läuft, ihn in gefährliche Nähe der Innenfläche des Stators zu bringen.
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Der periphere Teil des äußeren Rotors 9 weist Zähne und Nuten
auf, deren mittlerer Teil 14 erheblich dünner gehalten ist, um das lEndurchgehen
eines Streuflusses zu verhindern. Die von den Polmassen des Stators ausgehenden
Kraftlinien sind also so geführt, daß sie zwangläufig durch den Endteil der Zähne
und Nuten hindurchgehen, um dann in den durch die Masse des peripheren Teils des
inneren Rotors 10 erzeugten Magnetstromkreis einzutreten-Die zylindrische
Fläche des Rotors 10 ist glatt. Aus diesem Grunde bildet der Rotor
9 den Induktor der Kupplung, und die Wirbelströme entstehen im Rotor
10.
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Der äußere Teil des Rotors 10 ist mit seiner Nabe durch sich
radial erstreckende Rippen 15 verbunden, die wie die Speichen eines Rades
angeordnet sind. Zwischen den Rippen ist genügend Raum vorhanden, damit die Kühlluft
in axialer Richtung hindurchstreichen kann. Auf dem mittleren Teil der Antriebswelle
8 ist ein Flügelrad 16 aufgekeilt, dessen Flügel 17 sich in
einem zwischen dem Statorteil la und dem Flansch 4 befindlichen ringförmigen Raum
drehen können. Der durchbrochene Flansch 3 ebenso wie die den äußeren Rotor
9 haltenden Endquerwände gewährleisten das Hindurchströmen der Kühlluft auf
dem in Fig. 1 durch den Pfeil 18 dargestellten Weg.
Das Ansaugen
der Kühlluft erfolgt durch die Drehbewegung der Flügel 17 des Flügelrades
16. Auf ihrem Weg kühlt die Luft die Rippen 15 ab, in denen sich die
durch den Schlupf der Kupplung erzeugte Wänne auf Grund der Wänneleitfähigkeit ausbreitet.
Die Warmluft entweicht durch in die Peripherie des Stators eingelassene öffnungen
19.
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Ein zweiter Luftstrom streicht durch die Zähne und Nuten des äußeren
Rotors 9 und kühlt auf diese Weise direkt die glatte Oberfläche des inneren
Rotors 10. Der äußere Rotor9 weist an einem seiner seitlichen Flansche Kühlflügel
20 auf, die sich mit ihm mitdrehen. Durch die Anordnung der radialen Kühlrippen
15 vergrößert sich die mit der bewegten Luft in Berührung stehende Oberfläche
erheblich, wodurch sich eine gegenüber allen bisher bekanntgewordenen Kupplungen
wesentlich erhöhte Wärmeabführung ergibt.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weist
die im wesentlichen gleiche Anordnung Wälzlager 21, 22, 23 und 24, die eine
einwandfreie koaxiale Führung der rotierenden Teile gewährleisten, sowie im Innern
des Stators 25 einen ersten äußeren Rotor26 und einen zweiten inneren Rotor27
auf. Der mittlere Teil der Außenfläche des Rotors 26 ist entweder durchbrochen
oder in seiner Dicke erheblich verjüngt, um einen Streufluß in Längsrichtung der
Zähne und Nuten des äußeren Rotors 26 zu verhindern und den magnetischen
Feldlinienfluß zu zwingen, seinen Weg durch die Masse des Rotors 27 längs
einer durch eine Kraftlinie 28
dargestellten Bahn zu nehmen. Bei dieser Ausführungsforin
sind in den Flanschen29 und 30 des Stators 25 seitliche Öffnungen
sowie periphere Öffnun-,-en31, 32, 33 und 34 vorgesehen, die der Kühlluft
gestatten, in Richtung der Pfeile35 zu strömen. In diesem Fall erfolgt daher die
Kühlung nicht mehr völlig, sondern nur noch teilweise in axialer Richtung, da die
Luftströmung in radialer Richtung endet. Zu diesem Zweck ist der innere Rotor
27 mit seiner Nabe36 durch radiale Kühlrippen37 verbunden. An der Nabe sind
die Kühlrippen im wesentlichen ebenso breit wie die Nabe selbst, während sie sich
zum äußeren Teil des inneren Rotors 27 hin erweitern und Ansätze
38 bilden, die als Flügel eines Fliehkraftgebläses wirken. Die Luft kann
durch Öffnungen entweichen, die in der Mitte der zylindrischen Außenfläche des äußeren
Rotors 26 vorgesehen sind.
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Natürlich kann, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, den
beschriebenen Ausführungsformen jede gewünschte Änderung gegeben werden.