DE1260603B - Dauermagnetische Kupplung mit axialem Luftspalt - Google Patents

Dauermagnetische Kupplung mit axialem Luftspalt

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DE1260603B
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DE
Germany
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inductor
disk
short
exciter
coupling according
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DES92865A
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Jacques Henry-Baudot
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Societe dElectronique et dAutomatisme SA
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
    • H02K49/04Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
    • H02K49/046Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with an axial airgap
    • HELECTRICITY
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Description

  • Dauermagnetische Kupplung mit axialem Luftspalt Die Erfindung bezieht sich auf eine dauermagnetische Kupplung mit axialem Luftspalt zwischen einem mit einer ersten Welle verbundenen heteropolaren Erreger und einer mit einer zweiten Welle verbendenden Induktorscheibe, in welcher von einer großen Anzahl von permanenten Erregerpolen des Erregers Wirbelströme erzeugt werden.
  • Bekannte Kupplungen dieser Art dienen dazu, zwei Wellen ohne mechanische Verbindung miteinander zu kuppeln, beispielsweise wenn es erforderlich ist, ein Drehmoment durch eine völlig dichte Wand hindurch zu übertragen. Diese Kupplungen übertragen das Drehmoment mit wachsendem Schlupf bis zu einem Grenzdrehmoment, bei dessen überschreiten kein Drehmoment mehr übertragen wird. Es handelt sich hierbei also nicht um schaltbare Kupplungen.
  • Es sind andererseits schaltbare dauermagnetische Kupplungen bekannt, bei denen die permanenten Erregerpole Wicklungen tragen, die an eine Stromimpulsquelle angeschlossen sind. Durch geeignete Schaltvorrichtungen können über diese Wicklungen Stromimpulse einstellbarer Größe und Richtung geschickt werden, durch welche die permanenten Erregerpole mehr oder weniger stark magnetisiert werden. Je nach dem Magnetisierungszustand der Erregerpole besteht eine mehr oder weniger große magnetische Kopplung zwischen dem Erreger und der Induktorscheibe.
  • Diese Lösung erfordert jedoch einen beträchtlichen Aufwand, denn es sind zusätzliche Spannungsquellen und eine verhältnismäßig komplizierte Schaltung zur Erzeugung der einstellbaren Stromimpulse erforderlich. Die erforderlichen Stromstärken sind beträchtlich, wenn die Kupplung für große Drehmomente und Leistungen ausgelegt ist.
  • Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung die Schaffung einer dauermagnetischen Kupplung, die ohne zusätzliche Stromquellen und praktisch ohne Schaltungsaufwand mit sehr geringen mechanischen Kräften schaltbar ist.
  • Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Induktorscheibe mit im wesentlichen radial verlaufenden Schlitzen versehen ist, deren Zahl größer als die Polzahl des Erregers ist, daß die zwischen den Schlitzen bestehenden Leiterabschnitte der Induktorscheibe am einen Ende dauernd kurzgeschlossen sind und daß am anderen Ende dieser Abschnitte ein einstellbarer Kurzschluß vorgesehen ist, mit welchem die magnetische Kopplung zwischen dem Erreger und der Induktorscheibe zwischen einem Kleinstwert und einem Höchstwert verstellbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, die Kupplung durch mehr oder weniger starkes Kurzschließen der freien Enden der durch die Schlitze gebildeten radialen Leiter der Induktorscheibe ein- und auszuschalten.
  • Mit der Erfindung wird somit eine dauermagnetische Kupplung geschaffen, die ohne zusätzliche Spannungsquellen und mit sehr geringem Aufwand sprungartig oder stetig ein- und auskuppelbar ist.
  • Das Kurzschließen der freien Enden der radialen Leiter der Induktorscheibe kann beispielsweise durch einfaches Anlegen eines Kurzschlußringes an die Induktorscheibe geschehen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Kupplung nach der Erfindung zu diesem Zweck einen leitenden Kurzschlußring, der auf einer Buchse befestigt ist, welche entlang der mit der Induktorscheibe verbundenen Welle aus einer Stellung, in welcher der Kurzschlußring außer Eingriff mit der Induktorscheibe steht, in eine Stellung verschiebbar ist, in welcher der Kurzschlußring an der Induktorscheibe anliegt.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch allmähliches Verringern des Kurzschlußwiderstandes den Kopplungsgrad stetig zu verändern Dies geschieht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß der Kurzschlußring wenigstens teilweise aus einem Material besteht, dessen ohmscher Widerstand ,von dem darauf ausgeübten Druck abhängt.
  • Eine andere Ausführungsform zur Erzielung der gleichen Wirkung besteht darin, daß mehrere leitende Kurzschlußringe vorgesehen sind, welche an der der Induktorscheibe zugewandten Stirnseite derart verschiedenartig gezahnt sind, daß jeder von ihnen beim Anlegen an die Induktorscheibe nur einen Teil der Abschnitte zwischen- den- Schlitzen kurzschließt, daß aber beim gleichzeitigen Anlegen aller Kurzschlußringe sämtliche Abschnitte kurzgeschlossen werden.
  • Schließlich wird die gleiche Wirkung bei einer dritten Ausführungsform--dädurch erreicht, daß dem Erreger ebenso viele auf der Induktorscheibe schleifende Bürsten wie Magnetpole zugeordnet sind, daß die Bürsten regelmäßig- abwechselnd auf zwei Gruppen aufgeteilt sind, die so miteinander verbunden sind, daß sie von der Induktorscheibe einen Strom abnehmen, und daß der Strom den Klemmen eines einstellbaren Lastwiderstandes zugeführt wird.
  • Zu dieser dritten Ausführungsform ist zu bemerken, daß es bei Induktionskupplungen bereits bekannt ist, den Strom der induzierten Wicklung über Schleifringe und einen einstellbaren Lastwiderstand zu führen.
  • Ausführungsbeispiele- der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine nach der Erfindung ausgeführte Kupplung mit einfacher Ein- und Ausschaltung, F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit stufenweiser Ein- und Ausschaltung, F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit stetiger Ein- und Ausschaltung, F i g. 4 eine Vorderansicht der Rotorscheibe für die Kupplung von F i g. 1, F i g. 5 eine Vorderansicht der Rotorscheibe für die Kupplung von F i g. 2, F i g. 6 eine Vorderscheibe für die Kupplung von F i g. 3, F i g. 7 eine Ausführungsform, die als Differentialgetriebe betrieben werden kann, F i g. 8 eine Vorderansicht des Rotors für die Ausführungsform von F i g. 7, F i g. 9 einen Schnitt durch einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels, das als Untersetzungsgetriebe arbeitet, F i g. 10 eine Seitenansicht der Vorrichtung von F i g. 9, F i g. 11 die Vorderansicht einer anderen Ausführungsform der Rotorscheibe, F i g. 12 einen Schnitt durch eine nach der Erfindung ausgeführte Vorrichtung mit der Rotorscheibe von F i g. 11 und F i g. 13 die Vorderansicht einer weiteren Rotorscheibe, welche bei der Vorrichtung von F i g. 12 verwendet werden kann.
  • F i-. 1 zeigt eine Wirbelstrom-Rotorscheibe 1, die auf einer Welle 12 mit Hilfe einer Nabe 13 befestigt ist, gegen die sie durch eine Scheibe 14 und eine Mutter 15 gepreßt wird. Die Scheibe 1 liegt in einem ebenen, ringförmigen magnetischen Luftspalt, der auf der einen Seite durch einen Kranz von Permanentmagnetpolen 5 begrenzt ist. Diese Pole 5 sind mit regelmäßig abwechselnder Polung entlang dem Kranz angebracht und werden von einer ringförmigen Jochscheibe 6 getragen, welche an einer Welle 8 mit Hilfe einer Nabe 9 befestigt ist, gegen die sie durch eine Scheibe 10 und eine Mutter 11 gepreßt wird. Die Wellen 8 und 12 sind gleichachsig in Verlängerung voneinander angeordnet. Falls erwünscht, kann die eine Welle auch als Hohlwelle die andere Welle koaxial umgeben. Eine ringförmige Flußrückführungsscheibe 7 begrenzt die andere Seite des Luftspaltes. Die Zahl der Magnetpole ist verhältnismäßig groß; bei dem dargestellten Beispiel sind acht Pole gezeigt. Die Zahl der Pole kann jedoch wesentlich größer sein, denn der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung hängt wesentlich von der räumlichen Form des Magnetfeldes in dem Luftspalt ab, und je größer die Zahl-der-abwechselnden Pole bzw. der-Sektoren mit entgegengesetzten Flußrichtungen in diesem heteropolaren Feld ist, um so besser ist der Wirkungsgrad; um so größer ist also auch die Kopplung und um so kleiner der Schlupf für eine gegebene Breite des magnetischen Luftspaltes, da die Wirbelstromlinien eine mittlere Gestalt annehmen, welche derjenigen der Nord- und Südpole ähnlich ist, jedoch um 90 elektrische Grade gegen die Achsen dieser Pole versetzt ist. Die aktiven Teile verlaufen radial, während die passiven Teile Kreisbögen bilden, die gleich der halben Polteilung sind. Wenn die Scheibe 1 massiv ist, arbeitet daher die Kupplung mit einem sehr kleinen Schlupf.
  • Damit die Pfade dieser Wirbelströme besser definiert sind, ist die aus Kupfer oder Aluminium bestehende Scheibe 1 mit einer Anzahl von radialen Schlitzen 2 versehen, die vorzugsweise in gleichförmigen Winkelabständen liegen und deren Zahl größer als die Zahl der Erregerpole ist. Die Zahl der Schlitze ist in der Zeichnung der Deutlichkeit wegen verringert. Diese Schlitze sind so ausgeführt, daß sie an einem Umfang der Scheibe, bei den dargestellten Beispielen am äußeren Umfang, einen Kurzschlußring 4 bestehen lassen, während sie sich vollständig bis zu dem anderen Umfang, bei dem dargestellten Beispiel also bis zu dem inneren Umfang, erstrecken.
  • Das übertragene Drehmoment wird hierdurch verringert und der Schlupf erhöht; wenn man das ursprüngliche Drehmoment bei sehr geringem Schlupf wieder erhalten will, legt man einen Kurzschlußring 17 an die geschlitzten radialen Leiter 3 an einer Stelle in der Nähe des Umfanges an, der dem Umfang entgegengesetzt ist, an welchem der bleibende Kurzschlußring 4 gebildet ist. Wie in F i g. 1 erkennbar ist, ist dieser Kurzschlußring 17 beispielsweise an einem Kranz 18 befestigt, der von einer gleitbar auf der Welle 12 gelagerten Buchse 19 getragen wird. In dieser Buchse 19 ist eine ringförmige Nut 20 vorgesehen, in die eine Kugel am Ende einer bei 22 gelenkig gelagerten Stange 21 eingreift. Durch Betätigung dieser Stange 21 wird es nach dem Ingangsetzen der Kupplung, also bei großem Schlupf, möglich, den Kurzschlußring 17 an die Scheibe anzulegen und dadurch eine starke Kopplung, also eine Kupplung mit sehr geringem Schlupf zwischen den beiden Wellen zu erhalten. Eine gewisse allmähliche Einstellung könnte im übrigen bei dieser Kupplung dadurch erhalten werden, daß der Flußrückführungsring 7 in einer Buchse 16 befestigt wird, welche über einen Teil ihrer Länge mit einem Gewinde versehen ist, in das ein am äußeren Umfang des Ringes 17 angebrachtes Gewinde eingreift. Hierdurch ist der Luftspalt verstellbar, und die magnetische Kopplung zwischen den Kupplungsteilen kann verändert werden. Der Flußrückführungsring ist feststehend dargestellt, er könnte jedoch, wie bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform, auch bei den beiden Ausführungsformen von F i g. 1 und 2 fest mit der die Magnete 5 tragenden Jochplatte 6 verbunden sein. An Stelle von getrennten Magneten wäre es ferner möglich, einen Kranz aus einem Ferrit mit hoher Koerzitivkraft und hoher Remanenz zu verwenden, in den abwechselnde Magnetpole entsprechend den in der Zeichnung dargestellten getrennten Magnetpolen eingeprägt sind. Der Ring 7 könnte, wenn er mit dem Polkranz 5 fest verbunden ist, auch durch einen weiteren gleichartigen Kranz von Magnetpolen ersetzt werden, der jedoch um 180 elektrische Grade gegen den Magnetpolkranz 5 versetzt ist. Derartige Abänderungen dürften im übrigen für den Fachmann ohne weiteres erkennbar sein.
  • Falls erwünscht, kann die Scheibe 1 auch durch einen Versteifungsring verstärkt werden, der am äußeren Umfang angeklebt oder auf andere Weise befestigt ist, oder auch durch einen umgebördelten Rand an diesem äußeren Umfang des Kurzschlußringes 4. Gemäß einer weiteren Abänderung kann die leitende Rotorscheibe 1 dadurch gestützt werden, daß an ihrer einen Seite eine isolierende Scheibe angeordnet wird, die, insbesondere auf der den Polen 5 entgegengesetzten Seite, eine magnetische Verstärkungsscheibe sein kann, die entweder selbst isolierend ist oder unter Einfügung eines isolierenden Zwischenfilms angebracht wird; in diesem Fall kann gegebenenfalls die ringförmige Flußrückführungsscheibe 7 entfallen. Dadurch wird jedoch die Trägheit der mit der Welle 12 verbundenen rotierenden Scheibe vergrößert.
  • Falls erwünscht, können mehrere Kurzschlußglieder vorgesehen werden, wie in F i g. 2 und 5 angedeutet ist. An Stelle des einfachen Kurzschlußringes 17 von F i g. 1 und 4 sind zwei konzentrische Ringe 27 und 37 (F i g. 2) vorgesehen. Diese weisen Zähne auf, wie in F i g. 5 erkennbar ist, so daß jeder Ring, wenn er an die Rotorscheibe angelegt ist und sich mit dieser dreht, nur die Hälfte der radialen Leiter 3 kurzschließt. Der gezahnte Ring 27 wird von einem Träger 28 gehalten, welcher mittels einer Buchse auf einer weiteren Buchse sitzt, die den Abschluß des Trägers 38 für den gezahnten Ring 37 bildet und ihrerseits auf der Welle 12 gelagert ist. Mittels Stangen 31 und 41, die bei 32 bzw. 42 drehbar gelagert sind und deren am Ende angebrachte Kugeln in Nuten 30 bzw. 40 der Buchsen 29 bzw. 39 eingreifen, können die Kurzschlußringe 27 und 37 wahlweise getrennt oder gemeinsam an die in Drehung befindliche Scheibe 1 angelegt werden. Natürlich sind die Buchse 19 von F i g. 1 und die Buchsen 29 und 39 von F i g. 2 so gelagert, daß sie drehfest mit der Welle 12 verbunden sind. Beispielsweise weisen die Buchsen 19 und 39 jeweils eine Längsnut auf, in welche ein von der Welle 12 getragener Zapfen eintritt, und die Buchse 29 trägt eine entsprechende Längsnut, in welche ein von der Buchse 39 getragener Zapfen eintritt. Diese Verbindungen sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt.
  • Die beweglichen Kurzschlußringe können wenigstens teilweise aus einem Material bestehen, das, wie beispielsweise ein Stapel von Kohlescheiben, einen von dem ausgeübten Druck abhängigen Widerstand aufweist. Dadurch wird die einfache Ein- und Ausschaltung in gewissem Grad in eine stetige Einstellung der Kopplung zwischen den Kupplungsteilen umgewandelt, wenn der von den Betätigungshebeln beim Anlegen der Kurzscblußringe an die Rotorscheibe mit den radialen Schlitzen ausgeübte Druck allmählich vergrößert wird.
  • Bei derartigen Vorrichtungen ist die in der Scheibe vernichtete Leistung dem übertragenen Drehmoment und der Schlupfdrehzahl zwischen den Kupplungsteilen proportional. Zur Verhinderung übermäßiger Erwärmungen der Scheibe ist es daher erwünscht, daß diese Leistung wenigstens zum Teil abgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, Stromabnahmeklemmen an der Scheibe vorzusehen, welche auf den Polachsen angebracht sind und sich mit dem Erreger drehen, wobei diese Stromabnahmeklemmen in zwei Gruppen aufgeteilt sind, die jeweils mit einem Ende eines äußeren Lastwiderstandes verbunden sind, in welchem die abgenommene Gleichstromleistung verbraucht wird. Wenn dieser Belastungswiderstand einstellbar ausgebildet ist, verfügt man bekanntlich über ein Mittel zur Regelung des Stromes in der Scheibe und damit zur Regelung der Kopplung und des Schlupfes.
  • Diese Stromabnahmeklemmen können einzeln dadurch gebildet werden, daß ebenso viele Bürsten wie Pole vorgesehen werden, welche in zwei Gruppen parallel geschaltet werden, wobei die eine Gruppe alle Bürsten enthält, die auf den Achsen der Nordpole liegen, während die andere alle Bürsten enthält, die auf den Achsen der Südpole liegen. Zur Vereinfachung des mechanischen Aufbaues ist es ferner vorteilhaft, diese beiden Gruppen von Stromabgriffen jeweils in Form eines leitenden Ringes 52 bzw. 53 (F i g. 3) auszubilden, von denen jeder vorspringende Zähne 50 bzw. 51 (F i g. 3 und 6) aufweist, die auf den Achsen der Nordpole bzw. der Südpole liegen, wobei jeder Zahn wenigstens die Breite von zwei durch die Schlitze 2 voneinander getrennten Leitern 3 überdeckt. Schleifkontakte 54 und 55 ermöglichen es, von dem Rotor 1 einen Strom abzunehmen und einem äußeren Widerstand 56 zuzuführen, der vorzugsweise einstellbar ist, wobei die Größe des Stromes durch den Wert dieses Lastwiderstandes bestimmt ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, gleichzeitig die Wärmeabfuhr und die Größe des Schlupfes zwischen den Kupplungsteilen einzustellen. Natürlich kann diese Maßnahme bei einer praktischen Ausführungsform gegebenenfalls gemeinsam mit einer der Maßnahmen zur Einstellung der Kopplung angewendet werden, die an Hand der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert wurden, soweit sich kein Widerspruch zwischen den Wirkungen der verschiedenen Maßnahmen ergibt. Beispielsweise würde ein vollständiger Kurzschluß der leitenden Scheibe die vorteilhafte Wirkung der Anordnung von F i g. 3 und 6 aufheben, nicht dagegen ein teilweiser Kurzschluß der Leiter an Stellen zwischen den Zähnen der Ringe 52 und 53.
  • Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es unerheblich, welche Welle die treibende und welche Welle die angetriebene Welle ist, obgleich der beste Wirkungsgrad erhalten wird, wenn die die Erregerpole tragende Welle die treibende Welle ist. Aus diesen Ausführungsbeispielen kann eine Anordnung mit zwei unabhängigen Sekundärwellen 8 und 108 (F i g. 7 und 8) abgeleitet werden, wobei dann angenommen wird, daß die treibende Welle eine senkrechte Welle ist, welche in einem Ritzel 61 endet, das mit einem Zahnkranz 60 kämmt. Dieser Zahnkranz umgibt einen Kranz von Magneten 105, die mit dem Zahnrad durch eine ringförmige Platte 63 verbunden sind, in der die Magnete beispielsweise eingespannt sind. Diese Magnete 105 bilden mit ringförmigen Flußrückführungsscheiben 6 und 106 zwei ebene, ringförmige magnetische Luftspalte, in denen die Rotorscheiben 1 und 101 angeordnet sind, welche beispielsweise entsprechend einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt sind. Die Scheibe 1 ist mittels der Nabe 9, des Ringes 10 und der Mutter 11 an der Welle 8 befestigt, und die Scheibe 101 ist mittels der Nabe 109, des Ringes 110 und der Mutter 111 mit der Welle 108 verbunden. Die Scheibe 1 ist mit einem Rand 4 ausgebildet, der einen bleibenden Kurzschluß der radialen Leiter bildet, und die Scheibe 101 ist in gleicher Weise mit einem Rand 104 versehen, der einen entsprechenden Kurzschluß für die radialen Leiter dieser Scheibe darstellt. Die magnetischen Ringe 6 und 106 können feststehend sein oder beispielsweise zusammen mit den Magneten 105 dadurch angetrieben werden, daß sie an den Enden von Querstücken 64 befestigt sind, welche durch den Zahnkranz 60 geführt sind. Der Zahnkranz kann zusätzlich durch Kegelräder geführt sein, welche frei drehbar auf feststehenden Achsen gelagert sind, wie bei 62 angedeutet ist.
  • Das zu jeder dieser Scheiben übertragene Drehmoment ist proportional dem Schlupf zwischen dieser Scheibe und dem antreibenden Kranz von Magneten. Zur Einstellung dieses Schlupfes und zugleich zur Wärmeabfuhr in den Scheiben kann jede von ihnen mit einer Anordnung der in F i g. 3 dargestellten Art verbunden werden, also mit gezahnten Ringen, deren Zähne auf die Achsen der Magnetpole eingestellt sind, wie bei 52 und 53 für die Scheibe 1 und bei 152 und 153 für die Scheibe 101 dargestellt ist. Einstellbare Lastwiderstände 56 und 156 sind zwischen Schleifkontakten 54, 55 bzw. 154, 155 angeschlossen. Diese Kranzpaare müssen sieh mit dem Magnetkranz drehen; sie können zu diesem Zweck von den magnetischen Ringen 6 und 106 getragen werden, wenn diese so ausgebildet sind, daß sie sich mit dem Magnetkranz drehen.
  • Die Achsen des Magnetkranzes und der leitenden Scheiben müssen nicht unbedingt in einer Linie liegen, insbesondere zum Zweck einer Untersetzung oder Übersetzung. Wie beispielsweise in F i g. 9 und 10 dargestellt ist, kann eine Scheibe 201 von einer Welle 208 mittels einer Nabe 215 und eines Klemmringes 216 getragen werden, während ein Kranz von Magneten 205 auf einer magnetischen Jochplatte 206 mit einer Welle 209 verbunden ist, die in Lagern 212 gelagert ist, welche von einer Schildplatte 211 getragen werden, in der auch die Welle 208 über ein Lager 213 abgestützt ist. Eine weitere Schildplatte 207 ist mit einem Lager 214 für die Welle 208 versehen, parallel zur Platte 211 angeordnet und mit dieser durch das Teil 210 verbunden. Sie trägt gegenüber dem Magnetkranz 205 einen magnetischen Ring 217, der beispielsweise aus einem spiralförmig aufgewickelten Magnetblech besteht. Die Scheibe 201 ist mit radialen Schlitzen 202 und einem als Kurzschlußring für die durch diese Schlitze abgegrenzten radialen Leiter dienenden Rand 204 versehen, der etwa der Hälfte des Magnetkranzes 205 gegenüberliegt. Wenn beispielsweise die Welle 209 die treibende Welle ist, wird die Welle 208 mit einer Drehzahl angetrieben, welche bei dem dargestellten Beispiel etwa im Verhältnis 1: 4 gegen die Drehzahl der Welle 209 herabgesetzt ist; dieses Verhältnis entspricht dem Verhältnis des mittleren Radius des Magnetkranzes zu dem Radius der Scheibe am mittleren Abstand von der Achse der Welle 208. Das an der Welle 208 entstehende Drehmoment ist etwa gleich dem zur Welle 209 gelieferten Drehmoment, geteilt durch das Untersetzungsverhältnis. In umgekehrter Richtung erfolgt eine entsprechende Drehzahlübersetzung. Natürlich können mehrere Wellen 209 mit einer einzigen Welle 208 in gleicher Weise verbunden werden, wie in F i g. 9 für eine einzige Welle 209 beschrieben worden ist.
  • Das Schließen des Flusses kann anstatt durch einen feststehenden Ring 207 auch durch einen Ring erfolgen, welcher sich auf einer Achse drehen kann, die von der Schildplatte 207 getragen wird, oder durch einen Kranz von Magneten, der ebenfalls frei drehbar auf einer entsprechend angeordneten Achse gelagert ist, so daß diese Glieder in eine freie Drehung versetzt werden. Die gleiche Lösung kann übrigens auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen an Stelle der feststehenden magnetischen Ringe oder der mit den Magnetkränzen verbundenen magnetischen Ringe angewendet werden.
  • Bei einer Anordnung der in F i g. 9 gezeigten Art ist die Bedingung zu erfüllen, daß die Scheibe einen Teil mit verhältnismäßig geringem Widerstand vor der oberen Hälfte des Magnetkranzes und einen Teil mit verhältnismäßig großem Widerstand vor der unteren Hälfte des Magnetkranzes aufweist. Anstatt Schlitze vorzusehen, kann man demgemäß die Scheibe aus zwei verschiedenen Materialien bilden, wobei der »massive« Ring 204 beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium besteht, während der die Schlitze enthaltende Ring beispielsweise aus einem Siliziumblech oder -einem anderen Material mit hohem spezifischem Widerstand hergestellt wird. In diesem Fall ist es jedoch nicht mehr möglich, eine Einstellung der Kopplung und damit des Schlupfes vorzusehen, was gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsform auch bei der Anordnung von F i g. 9 möglich wäre, außer wenn in dem mittleren Teil über eine kleine radiale Erstreckung am inneren Rand Schlitze angebracht würden, die zum Anlegen von einem oder mehreren Kurzschlußringen mit geringem spezifischem Widerstand dienen könnten.
  • Ganz allgemein können im übrigen die in einer Scheibe aus einem Material mit geringem Widerstand, wie Kupfer oder Aluminium, vorgesehenen Schlitze gegebenenfalls durch Streifen aus einem Material mit sehr viel höherem spezifischem Widerstand gefüllt werden, damit der Wirkungsgrad der magnetischen Drehmomentübertragung vergrößert wird, insbesondere, wenn diese Füllungen aus einem magnetisierbaren Material gebildet werden.
  • Die in F i g. 11 dargestellte Scheibe entspricht der Ausführungsform von F i g. 4; sie enthält eine Anzahl von Schlitzen 2, die bis zum inneren Ausschnittgehen und zum äußeren Rand hin so bemessen sind, daß ein Kurzschlußring 4 für die zwischen den Schlitzen gebildeten radialen Leiter bestehenbleibt. Diese Scheibe ist mit einer Nabe 13 an einer Welle 12 befestigt (F i g. 12). Ein Kurzschlußring 17 kann an die Scheibe angelegt werden, wenn der gleitbar auf der Welle 12 gelagerte Träger 18 von einem Hebel 21 betätigt wird, der bei 22 schwenkbar gelagert ist, und dessen Ende in eine Ringnut an dem gleitbaren Träger eingreift. Die Scheibe liegt in einem magnetischen Luftspalt. der auf einer Seite durch die zum Schließen des Erregerflusses dienende Platte 7 begrenzt ist.
  • Der Erreger ist auf der Welle 8 mit Hilfe einer Nabe 9 befestigt. Er enthält eine erste ringförmige Platte 6, die als Joch für einen Kranz von Permanentmagneten 5 dient, die mit regelmäßig abwechselnder Polung entlang ihrem Umfang angeordnet sind. Dieser Kranz bedeckt aber nur einen inneren kreisrunden Streifen auf der Oberfläche der Scheibe, während ein zweiter Kranz von Polen 305, die in gleicher Anzahl und gleicher Polteilung wie die Pole 5 des ersten Kranzes vorgesehen sind, einen weiteren kreisrunden Streifen bedeckt, der beispielsweise den ersten Streifen umgibt. Die Pole 305 werden von einem ringförmigen Joch 306 getragen, das auf einem Gewindeabschnitt 312 der Nabe 9 so befestigt ist, daß seine Winkelstellung gegebenenfalls gegenüber der Winkelstellung des Kranzes der Pole 5 verändert werden kann. Zu diesem Zweck erfolgt die Befestigung durch eine Scheibe 310, die durch eine Mutter 311 angepreßt wird.
  • Normalerweise fallen bei den beiden Kränzen von Erregerpolen die Stellungen der Nordpole und Südpole zusammen. Dies bedeutet, daß sich ihre radialen Achsen in Deckung befinden, wie in F i g. 11 dargestellt ist.
  • Bei der in F i g. 13 dargestellten Abänderung sind zusätzliche Schlitze 302 in der Scheibe 1 zwischen den Schlitzen 2 angebracht. Es kann mehr als ein Schlitz 302 zwischen jeweils zwei Schlitzen 2 vorgesehen sein, jedoch erstreckt sich jeder Schlitz 302 nur etwa über die dem Kranz der Pole 305 zugeordnete radiale Länge. Durch diese Vergrößerung der Dichte der Schlitze zum Umfang der Scheibe hin soll erreicht werden, daß die Restwirbelströme verringert werden, wenn die Magnetpole entgegengesetzt eingestellt werden.
  • Wenn sich nämlich die Pole der Kränze in Deckung befinden, wie in F i g. 11 dargestellt ist, ist die Dämpfung der Scheibe ein Maximum, denn die Wirbelströme bilden sich direkt zwischen dem inneren Kurzschlußring 17 und dem äußeren Kurzschlußring 4 aus. Wenn der eine Kranz gegen den anderen verdreht wird, wie bei dem dargestellten Beispiel nach F i g.13 durch Veränderung der Winkelstellung des äußeren Kranzes, werden die Wirbelströme proportional zu dieser gegenseitigen Verdrehung verringert, denn ein radialer Teil jedes leitenden Stabes zwischen den Schlitzen steht nicht mehr unter einer elektromotorischen Kraft. Wenn beispielsweise die in F i g. 13 dargestellte Winkelverstellung der Kränze angenommen wird, fließen Wirbelströme lediglich durch die Stäbe, welche sich unter den Polteilen mit gleicher Polbezeichnung befinden, während keine Wirbelströme in den Stäben auftreten, die sich über ihre Länge nur unter einem der Pole 5 bzw. 305, aber nicht unter beiden befinden. Wenn die Polkränze entgegengesetzt eingestellt werden, befindet sich jeder Stab zwischen den Schlitzen mit seinem ersten Teil unter einem Nordpol und mit seinem zweiten Teil unter einem Südpol, so daß dann theoretisch die Wirbelströme vollständig unterbrochen sind. Es bleiben jedoch Restströme bestehen, die, wie bereits erwähnt wurde, praktisch dadurch herabgesetzt werden können, daß die Dichte der Schlitze zum Umfang hin vergrößert wird. Die Dämpfung der Scheibe hängt bekanntlich von der Größe der Wirbelströme ab, so daß diese Dämpfung in dem Maße abnimmt, wie die gegenseitige Winkelverstellung zwischen den Polen zunimmt. Die übertragung des Antriebsmoments zwischen dem Erreger und dem Anker wird dadurch in gleicher Weise beeinflußt, so daß die beschriebene Anordnung eine einfache Möglichkeit zur Einstellung des Kupplungskoeffizienten zwischen den beiden Kupplungsteilen bietet.
  • Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, wäre es vorteilhaft, die Polflächen der gleichartigen Pole von einem Kranz zum anderen so auszubilden, daß die elektromotorischen Kräfte ausgeglichen werden, welche von dem einen und dem anderen Kranz in jedem der leitenden Rotorstäbe induziert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die radiale Ausdehnung der Pole 5 und der Pole 305 verschieden bemessen wird. Je mehr Pole in jedem Erregerkranz vorhanden sind, um so mehr geht natürlich das Verhältnis zwischen diesen Längen nach 1.
  • Die in Verbindung mit F i g. 11, 12 und 13 beschriebene Maßnahme kann natürlich in Verbindung mit jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Dauermagnetische Kupplung mit axialem Luftspalt zwischen einem mit einer ersten Welle verbundenen heteropolaren Erreger und einer mit einer zweiten Welle verbundenen Induktorscheibe, in welcher von einer großen Anzahl von permanenten Erregerpolen des Erregers Wirbelströme erzeugt werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Induktorscheibe (1) mit im wesentlichen radial verlaufenden Schlitzen (2) versehen ist, deren Zahl größer als die Polzahl des Erregers ist, daß die zwischen den Schlitzen bestehenden Leiterabschnitte (3) der Induktorscheibe am einen Ende dauernd kurzgeschlossen sind und daß am anderen Ende dieser Abschnitte ein einstellbarer Kurzschluß vorgesehen ist, mit welchem die magnetische Kopplung zwischen dem Erreger und der Induktorscheibe zwischen einem Kleinstwert und einem Höchstwert verstellbar ist. 2. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen leitenden Kurzschlußring (17,), der auf einer Buchse befestigt ist, welche entlang der mit der Induktorscheibe verbundenen Welle aus einer Stellung, in welcher der Kurzschlußring außer Eingriff mit der Induktorscheibe steht, in eine Stellung verschiebbar ist, in welcher der Kurzschlußring an der Induktorscheibe anliegt.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußring wenigstens teilweise aus einem Material besteht, dessen ohmscher Widerstand von dem darauf ausgeübten Druck abhängt. 4. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere leitende Kurzschlußringe (27, 37) vorgesehen sind, welche an der der Induktorscheibe zugewandten Stirnseite derart verschiedenartig gezahnt sind, daß jeder von ihnen beim Anlegen an die Induktorscheibe nur einen Teil der Abschnitte zwischen den Schlitzen kurzschließt, daß aber beim gleichzeitigen Anlegen aller Kurzschlußringe sämtliche Abschnitte kurzgeschlossen werden. 5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erreger ebenso viele auf der Induktorscheibe schleifende Bürsten wie Magnetpole zugeordnet sind, daß die Bürsten regelmäßig abwechselnd auf zwei Gruppen aufgeteilt sind, die so miteinander verbunden sind, daß sie von der Induktorscheibe einen Strom abnehmen, und daß der Strom den Klemmen eines einstellbaren Lastwiderstandes zugeführt wird (F i g. 3). 6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bürstengruppen durch Zähne von konzentrischen leitenden Ringen gebildet sind, daß die Zähne gleichachsig mit den radialen Achsen der Magnetpole des Erregers eingestellt sind, daß die Winkelausdehnung der Zähne so bemessen ist, daß sie kleiner als die Winkelerstreckung der Magnetpole ist, und daß auf den Ringen Schleifkontakte schleifen, die mit dem einstellbaren Lastwiderstand verbunden sind (F i g. 3). 7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kränze von Erregerpolen konzentrisch zueinander angeordnet sind, deren Winkelstellungen relativ zueinander verstellbar sind, und daß die den verschiedenen Erregerpolkränzen gegenüberliegenden Teile der Induktorscheibe eine unterschiedliche Anzahl von Schlitzen aufweisen, wobei die Zahl der Schlitze vor den radial weiter außen liegenden Polkränzen größer als die Zahl der Schlitze vor den radial weiter innen liegenden Polkränzen ist (F i g. 11 bis 13). B. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen in den Polkränzen im wesentlichen gleich ausgebildet sind. 9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze mit Einsätzen gefüllt sind, deren elektrischer Widerstand größer als derjenige des leitenden Materials der Induktorscheibe ist. 10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze magnetisch leitend sind. 11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Wellen zueinander parallel, aber nicht gleichachsig liegen, daß der Durchmesser des Erregers kleiner als der Durchmesser der Induktorscheibe ist und daß die Hälfte der Erregerfläche dem bleibenden Kurzschluß der Induktorscheibe gegenübersteht (F i g. 9 und 10). 12. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktorscheibe wenigstens auf einer Seite eine isolierende Schicht aufweist. 13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere, der ersten Induktorscheibe entsprechende Induktorscheibe auf die Isolierschicht der ersten Induktorscheibe aufgelegt ist. 14. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Erreger axial beidseitig mit Polflächen versehen ist und über einen am Umfang angebrachten Zahnkranz mit einem auf der ersten Welle befestigten Ritzel verbunden ist, daß jeder Seite des Erregers eine Induktorscheibe gegenüberliegt und daß die beiden Induktorscheiben mit getrennten Wellen verbunden sind (F i g. 7). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 947 394, 206 072; deutsche Auslegeschrift Nr. 1021461; schweizerische Patentschrift Nr. 363 404; französische Patentschriften Nr. 1001234, 1029 219; britische Patentschriften Nr. 854190, 675 379, 627007.
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