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Hysterese-Ringkörper
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Die Erfindung betrifft Hysterese-Ringkörper aus hartmagnetischem
Werkstoff entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Solche, meist als Glockenläufer gestaltete Hysterese-Ringkörper, werden
insbesondere als Anker für Hysterese-Kupplungen und -Bremsen benötigt und sind beispielsweise
dargestellt in "die Hysterese-Kupplung ..." von R. Hoffmann und anderen, ETZ 12,
1965, vom 11. Juni 1965, S. 385 ... 390 (siehe Bild 1: 'Glockenläufer") sowie ebenfalls
z. B. US 37 00 941 (Pos. 58, 59). Hiernach ist es bekannt, sehr dünnwandige Ringkörper
zu verwenden, um sehr kurze Hochlaufzeiten im Leerlauf zu erreichen. Die magnetisch
wirksamen Funktionsflächen sind dabei an der Abtriebswelle bzw. einem Lager radial
abgestützt über ein flanschartiges Bodenteil, welches allerdings bezüglich seiner
Magneteinflüsse funktionslos bzw. sogar störend ist. Die Leistungsfähigkeit einer
Hysterese-Kupplung ist hierbei also von der magnetischen Qualität des Ringkörpers
entscheidend abhängig. Indessen verursachen die einzusetzenden Legierungswerkstoffe,
trotz der geringen Wandstärken, beträchtlichen verfahrenstechnischen und finanziellen
Aufwand für die bisher nur über Tiefzieh- oder Gießverfahren übliche Herstellung
der Ringkörper. So ist beim Tiefziehen der Boden des Topfes funktionell nicht verwertbar.
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An Gußteilen ist eine kostspielige Bearbeitung und beträchtlicher
Verlust des bei dieser Bearbeitung abzutragenden Materials in Kauf zu nehmen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hysterese-Ringkörper-Bauweise
vorzuschlagen, bei welcher unter Aufrechterhaltung der magnetischen Qualitäten eine
vorteilhaftere bzw.
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werkstoffsparendere Herstellung möglich ist.
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Die Lösung wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches
1 dadurch erreicht, - daß unter erheblicher Einsparung an Magnetwerkstoff nur noch
der Mantelbereich hieraus hergestellt ist und das Bodenteil dagegen völlig aus nichtmagnetischem
Werkstoff;
- daß damit für ein in magnetischer Hinsicht funktionsloses
Teil nun kein hochwertiger Werkstoff mehr erforderlich ist bzw. das Bodenmaterial
eines im Tiefziehverfahren hergestellten Ringkörpers nicht mehr verlorengeht; -
daß sich dabei gegenüber bisher auch gebräuchlichen, ebenfalls magnetisch leitfähigen
Bodenteilen auch Streueinflüsse nun ausschalten lassen; - und daß eine kostenaufwendige
und ebenfalls mit Materialverlust durch Bearbeitung verbundene Herstellung über
Gießverfahren nun vermeidbar ist; - wobei eine Herstellmethode gefunden wurde, die
ohne aufwendige Spezialwerkzeugmaschinen (z. B. Tiefziehpressen oder Gießmaschinen)
auskommt, weil sie z. B. vom Rohrmaterial oder gerolltem Bandmaterial ausgehen kann.
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- sowie daß eine vielseitige Verwendbarkeit des benötigten Materiales
für unterschiedlich große Mantelteil-Durchmesser bzw. -Längen ohne Spezialformen
bzw. Preßwerkzeuge erreichbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen
angegeben: Mit einer Rohr- oder Bandrnaterialverwendung besteht die Möglichkeit,
noch dünnwandigere Ringkörper einzusetzen als mit (z. B. lunkergefährdetem bzw.
kerbrissigem und Materialverluste erforderndem) Guß- bzw. Tiefziehmaterial. Bei
Verwendung gerollten Bandmaterials hat sich eine Schweißung des Längsstoßes als
vorteilhaft erwiesen.
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mittels einer Einrollkante wird gleichzeitig mit der Verbindung von
Boden- und Mantelteil eine gute Zentrierung und Versteifung des beanspruchten Kraftumlenkungsquerschnittes
erreicht.
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- Durch eine, in die dem Manteilteil zugewandte, entspechend dessen
Stärke und Durchmesser eingestochene Ringnut, kann eine sehr exakte und hochbelastbare
axiale Stoßverbindung erreicht werden und können gewünschtenfalls auch Klebe-oder
Lötungs-Befestigungstechnikum begünstigt werden.
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Eine an der Befestigungsseite des Manteilteiles knapp vor der Stirnkante
eingearbeitete Umfangsrille im Manteilteil kann ebenfalls dessen Verbindung mit
der Ringnut des Bodenteiles oder einer davon vorspringenden Einrollkante begünstigen.
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Die Möglichkeit, gemäß der Erfindung des Bodenteils (statt womöglich
aus magnetischem Werkstoff), nun vollständig aus nichtmagnetischem (z. B. Aluminium)
anzufertigen, bietet nun auch Gelegenheit, das Bodenteil unmittelbar (z. B. als
Rotor oder Lagerring) doppelt zu nutzen.
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Damit kann z. B. das bisher übliche Anflanschen des Hysterese-Ringes
an einen Tragkörper gespart und auch die Gesamtbaulänge der Kupplung bzw. Bremse
dank kürzerer axialer Luftspalte verringert werden.
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Die Bearbeitung des Mantelteiles beschränkt sich im wesentlichen
auf Ablängung und gegebenenfalls auf Rollen und Schweißen. Verschnitt, wie es beim
Tiefziehen vorkommt, entfällt nun völlig. Auch Materialverluste durch Gußbearbeitung
gibt es nun nicht mehr.
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Die weiteren Merkmale des Hysterese-Ringkörpers nach der Erfindung
werden im folgenden in Verbindung mit dem in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Fig. 1 zeigt das Bodenteil im Halbschnitt als Rohling; Fig. 2 zeigt
das Mantelteil im Halbschnitt vor dem Zusammenfügen mit dem Bodenteil; Fig. 3 zeigt
den zusammengefügten, fertigen Ringkörper ohne Anbauverbindungen; Fig. 4 zeigt eine
Kombination des Ringkörpers mit einem angeschlossenen Kupplungsbauelement;
Fig.
5 zeigt einen Einbaufall einer herkömmlichen Ringkörpergestaltung mit hohem Anteil
axialer Streuflußkraftlinien.
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Nach Fig. 1 ist das Bodenteil 1 aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff
mit einer erheblich über die Wandstärke des (in Fig. 2 dargestellten) Mantelteiles
2 hinausgehenden Materialstärke als Ringscheibe vorgesehen, an dessen dem Mantelteil
2 zugewandter Ecke außen eine Einrollkante 3 und etwas nach innen abgesetzt eine
Ringnut 4 eingearbeitet sind. Die Ringnut 4 erhält vorzugsweise einen sich zur Öffnung
hin erweiternden Querschnitt und ist hier bezüglich Durchmesser, Breite und Tiefe
auf das Einsetzen einer dem Bodenteil 1 zugewandten Bundkante 5 des Mantelteiles
2 eingerichtet. Nach dem Verringern des Durchmessers des Bodenteiles 1 durch radiales
Stauchen der Einrollkante 3 kann sich dann eine unlösbare und genau zentrierte axiale
Stoßverbindung 6 (gemäß Fig. 3) erreichen lassen. Zu dieser benötigt es keiner Verformung
des hartmagnetischen Werkstoffes des Mantelteiles 2. Das Mantelteil 1 kann günstig
entweder aus Rohrmaterial mit fertigen Wandstärken- bzw. Durchmesser-Endabmessungen
oder aus gerolltem Bandmaterial hergestellt werden. Im letzteren Falle wird der
Zylinder des Mantelteiles 2 mittels einer in der Zeichnung nicht gesondert dargestellten
LängsstoRverbindung in Achsrichtung auf an sich bekannte Weise seitlich geschlossen.
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Hierfür können sowohl Niet- als auch Falz- oder Schweißverbindungsmethoden
verwendet werden. Dabei sich eventuell aufgrund von Erwärmungseinflüssen einstellende
Unrundheiten von noch unmontierten Mantelteilen 2 können dank der erfindungsgemäßen
Merkmale ohne gesonderten Arbeitsaufwand beim ohnehin stattfindenden Einrollarbeitsgang
präzise nachgerundet werden.
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Nach Fig. 4 ist die Doppelnutzbarkeit des Bodenteiles 1, z. B. als
Rotorbauelement eines durch die Kupplung in Mitnahme schaltbaren Gerätes (z. B.
Ventilator) erkennbar. Dadurch, daß das Bodenteil 1 hier gleichzeitig das Mantelteil
2 radial trägt und zudem als Nabenkörper fungiert, wird sowohl Material als
auch
Baulänge gespart gegenüber den bisher üblichen Anflanschungen der dünnen, einstückig
aus hartmagnetischem Werkstoff gefertigten Hysterese-Ringkörper am jeweils mitzunehmenden
Teil der Kupplung bzw. Bremse.
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Mit Fig. 5 seien für den Stand der Technik die Streueinflüsse bei
der herkömmlichen Bodenteilgestaltung dargestellt.
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Statt radialer Kraftlinien entstehen auch zum großen Gebil axial ausgerichtete
Kraftlinien mit einem für die Funktion der Kupplung ungenutzten Streufluß vom Außenpolring
durch den Magnetring am Bodenteil 1 über einen axialen Luftspalt zum inneren Polring.
Um solchen Streufluß klein zu halten, ist ein verhältnismäßig großer axialer Luftspalt
vorgesehen worden. Zusätzlich wurde ein Zwischenstück aus nichtmagnetischem Werkstoff
erforderlich, um einen inneren Streufluß über die Welle zum Magnetkörper zu vermeiden.
Damit ergaben sich zusätzliche Bauteile und Baulängen. Ohne solche Streuflüsse kann
entweder eine Wandstärkenverminderung und weitere Materialeinsparung, oder auch
ein höheres Drehmoment bei vergleichbarer Wand stärke erreicht werden.
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Bezugszeichen 1 Bodenteil 2 Mantelteil 3 Einrollkante 4 Ringnut 5
Bundkante 6 Stoßverbindung axial 7 Welle 8 Außenpolring 9 Innenpolring 10 Magnetspule
11 Lager