DE1042731B - Electromagnetic clutch - 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.Electromagnetic clutch There are electromagnetic clutches become known, especially those that can be disengaged and engaged during operation are, in which between the two coupling parts cylindrical, preferably needle-shaped Rotary bodies made of hard magnetic, electrically conductive material are arranged, the rotational movements with respect to the clutch parts when the clutch is slipping and lead the magnetic flux necessary to transmit the torque. There are also clutches of this type become known in which to reduce the dependence of the transmittable torque on the speed of the influence of the Eddy currents in the rotating bodies on the braking effect through the use of rotating bodies Made of permanently magnetic material with a wide hysteresis loop, large coercive force and is preferably kept small with low eddy current losses. In the hatch both coupling parts against each other are different in them in the axial direction induces large voltages. The voltage difference has a current flow over the Rotary bodies result in pitting and damage to the rotational body and the associated running surfaces of both coupling parts.

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.According to the invention, the operational reliability of such couplings can be increased in a simple manner that at least the running surfaces of the rotating body and / or the coupling parts are of such a nature that one in the slip mode the coupling of axial induced in the rotating bodies and coupling points Voltage differences dependent current flow between the rotating bodies and the Treads is prevented. The bodies of revolution - which are preferably in a cage held to form a needle bearing - can advantageously be made from electrically non-conductive hard magnetic ferrites - these are iron oxides - or similar substances with appropriate Properties exist. This simultaneously results in a complete suppression of Eddy currents achieved in the bodies of revolution. But it can also be attached to the treads adjacent areas of at least one coupling part laminated in the axial direction and against the other non-laminated parts, clamping bolts or the like. Are isolated. A coupling part can also be formed from material with high electrical resistance will.

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.Since no eddy currents occur in the electrically non-conductive needles the transferable torque is completely independent of the speed or the slip. As a result of the suppression of a current flow between the running surfaces and the rotating bodies, it is possible to remove the clutch without the risk of corrosion by direct supply of cooling liquid, such as water or oil, to the rotating bodies and to cool treads.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand zweier Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert.Further details of the invention are based on two exemplary embodiments explained in more detail according to the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Kupplung nach der Erfindung im Längsschnitt, Fig. 2 eine weitere Kupplung nach der Erfindung im OOuerschnitt.Fig. 1 shows a coupling according to the invention in longitudinal section, Fig. 2 shows a further coupling according to the invention in cross section.

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.According to Fig. 1, two coupling parts 1 and 2 with their shafts 1 a and 2a arranged concentrically and by two needle bearings with a number of rotating bodies 4 and 5 supported against each other. For this purpose are on the coupling part 1, by a Insulation 3 electrically insulated from this, two laminated rings 1b and 1 c fixed for the magnetic return path part. With the coupling part 2 are two mechanically rigidly connected, preferably laminated, ring-shaped Body 2 b and 2 c firmly connected and rotatable by the rotating body 4 and 5 stored on the coupling part 1. Both coupling parts are from a stationary, surround a stator 6 containing an exciter winding 7 through which direct current flows, the at 6 a and 6 b preferably liquid-tight and non-magnetic construction parts is supported on the shafts 1 a and 2 a. The bodies of revolution 4 and 5 can here be formed from magnetically hard, electrically conductive materials. Do one on the other hand, neither parts 1 b and 1 c nor 2 b and 2 c are made of sheet metal, but are made of solid, conductive material, the rotating bodies 4 and 5 are made of hard magnetic, electric non-conductive ferrites or similar material. The gaps between the stator, the two coupling parts and the rotating bodies can be filled with cooling liquid, for example water or oil. With this one Embodiment can have a simple type of winding of the excitation winding and a perfect insulation against the coolant achieved with simple means will.

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.To reduce the response time of the clutch, according to the invention the stationary stator receiving the excitation winding can be constructed according to FIG. 2, In the stand 14 constructed from laminated metal sheets, one is along the circumference Number of axially extending grooves 15 provided in which windings 16 and 17 are arranged and traversed by a direct excitation current that the so formed north and south poles N, S are arranged alternately tangentially. On the In this way, the lamination of the stator and the coupling parts is particularly easy make. Due to the static arrangement of the stator with its direct current windings brushes and slip rings for the power supply can be omitted. Within of the stator 14, an annular part 12 of the coupling is rotatably arranged and in a manner not shown with the one machine part to be coupled or the like. Connected. Central to this annular part 12 is through needles 11 supported, the inner annular coupling part 10 arranged, which is made of laminated Sheets built up and to be coupled with the shaft 9 and thereby with the second Machine part is connected isolated. The annular outer coupling part 12 can either consist of an electrically poorly conductive material or likewise be constructed from laminated metal sheets. Its tangential magnetic conductivity should advantageously only be a fraction of the conductivity in the radial direction, For this purpose, for example, radial slots 13 are provided, some of which are shown in the drawing.

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.The needles 11 can also be made of electrically non-conductive, hard magnetic material Material, for example made of ferrites. In this case, the part needs 10 not to be isolated from the shaft 9. You can preferably in no further detail shown, held in a known manner in a so-called bearing cage be. Due to the use of ferrites or similar materials, the high magnetization losses at low inductions can besides eliminating the influence of the Eddy current braking still reduces the clutch flow and thus the excitation power and because of the smaller flow, the response time of the clutch is also significantly reduced will. The running surfaces of the coupling parts 10 and 12 and facing the needles 11 When using liquid cooling, their end faces can still be equipped with a Plating made of chrome or similar corrosion-preventing material or paint be.

Claims (9)

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. PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic clutch in which between the two coupling parts cylindrical, preferably needle-shaped rotation body are arranged from hard magnetic material. those in the slip mode of the clutch perform rotational self-movements with respect to the coupling parts and the lead the magnetic flux necessary for the transmission of the torque, characterized in that that at least the running surfaces of the rotating body and / or the coupling parts of are of such a nature that one in the slipping operation of the clutch of in the rotating bodies and coupling parts induced axial voltage differences dependent current flow is prevented between the rotating bodies and the running surfaces. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper aus Ferriten bestehen. 2. Coupling according to claim 1, characterized in that the rotating bodies consist of ferrites. 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. 3. Coupling according to claim 1, characterized in that the to the running surfaces adjacent areas of at least one coupling part laminated in the axial direction and against the other non-laminated parts, clamping bolts or the like. Are isolated. 4. Kupplung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kupplungsteil aus Material mit hohem elektrischem Widerstand besteht. 4. Coupling after. Claim 1, characterized in that at least one coupling part is made of material with high electrical resistance. 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. 5. Coupling according to the previous ones Claims, characterized in that a part containing the field winding as a stationary, laminated, the two concentrically arranged coupling parts comprehensive stator is formed, the grooves for receiving the DC excited Contains excitation coils in such an arrangement that the excitation poles are tangential. 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. 6. Coupling according to claims 1 to 5, characterized in that the second Coupling part in the direction of the magnetic flux penetrating it a substantial has a smaller magnetic reluctance than in the direction perpendicular thereto, 7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kupplungsteil mit radialen Schlitzen versehen ist. B. Coupling according to claim 6, characterized in that the second coupling part with radial slots is provided. B. 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. Coupling according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the rotating coupling parts and the rotating body liquid-cooled and the surfaces that come into contact with the cooling liquid of the moving parts, in particular the running surfaces of both coupling parts, with one are provided with a corrosion-resistant coating. 9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der korrosionsfeste Überzug aus einem Metall, vorzugsweise Chrom, oder aus Lack gebildet ist.9. Coupling according to claim 8, characterized in that that the corrosion-resistant coating is made of a metal, preferably chrome, or of paint is formed.