DE3543139A1 - Hysterese-ringkoerper - Google Patents

Hysterese-ringkoerper

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DE3543139A1
DE3543139A1 DE19853543139 DE3543139A DE3543139A1 DE 3543139 A1 DE3543139 A1 DE 3543139A1 DE 19853543139 DE19853543139 DE 19853543139 DE 3543139 A DE3543139 A DE 3543139A DE 3543139 A1 DE3543139 A1 DE 3543139A1
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DE
Germany
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ring body
bottom part
hysteresis
body according
hard magnetic
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Withdrawn
Application number
DE19853543139
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English (en)
Inventor
Gerhard 6721 Harthausen Flörchinger
Siegfried 7992 Tettnang Winkelmann
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/06Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type
    • H02K49/065Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type hysteresis type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/04Synchronous motors for single-phase current
    • H02K19/08Motors having windings on the stator and a smooth rotor without windings of material with large hysteresis, e.g. hysteresis motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

  • Hysterese-Ringkörper
  • Die Erfindung betrifft Hysterese-Ringkörper aus hartmagnetischem Werkstoff entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • 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.
  • An Gußteilen ist eine kostspielige Bearbeitung und beträchtlicher Verlust des bei dieser Bearbeitung abzutragenden Materials in Kauf zu nehmen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hysterese-Ringkörper-Bauweise vorzuschlagen, bei welcher unter Aufrechterhaltung der magnetischen Qualitäten eine vorteilhaftere bzw.
  • werkstoffsparendere Herstellung möglich ist.
  • 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.
  • - sowie daß eine vielseitige Verwendbarkeit des benötigten Materiales für unterschiedlich große Mantelteil-Durchmesser bzw. -Längen ohne Spezialformen bzw. Preßwerkzeuge erreichbar ist.
  • 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.
  • mittels einer Einrollkante wird gleichzeitig mit der Verbindung von Boden- und Mantelteil eine gute Zentrierung und Versteifung des beanspruchten Kraftumlenkungsquerschnittes erreicht.
  • - 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die weiteren Merkmale des Hysterese-Ringkörpers nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit dem in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiel erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Mit Fig. 5 seien für den Stand der Technik die Streueinflüsse bei der herkömmlichen Bodenteilgestaltung dargestellt.
  • 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.
  • Bezugszeichen 1 Bodenteil 2 Mantelteil 3 Einrollkante 4 Ringnut 5 Bundkante 6 Stoßverbindung axial 7 Welle 8 Außenpolring 9 Innenpolring 10 Magnetspule 11 Lager

Claims (6)

  1. Hysterese-Ringkörper Ansprüche 1. Hysterese-Ringkörper aus hartmagnetischem Werkstoff, insbesondere als Anker für Hysterese-Kupplungen und -Bremsen, welcher im wesentlichen aus einem Bodenteil (1) für die radiale Abstützung eines dünnwandigen zylindrischen Mantelteiles (2) auf einer Welle besteht, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Bodenteil (1) aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff besteht und eine zentrierende, axiale Stoßverbindung (6) mit dem Mantelteil (2) aus hartmagnetischem Werkstoff aufweist.
  2. 2. Ringkörper nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Mantelteil (2) aus gerolltem Bandmaterial mit einem, z. B. genieteten, gefalzten oder geschweißten Längsstoß in Achsrichtung hergestellt ist.
  3. 3. Ringkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h ne t , daß die axiale Stoßverbindung (6) mittels einer Einrollkante (3) des Bodenteiles (1) gebildet wird.
  4. 4. Ringkörper nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Bodenteil (1) im Bereich der Einrollkante (3) mit einer Ringnut (4) versehen ist, die dem Durchmesser und der Wandstärke des Mantelteiles (2) entspricht und dessen bodenteilseitiger Stirnkante zugewandt ist.
  5. 5. Ringkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in das Mantelteil (2) vor der bodenteilseitigen Stirnseite eine umlaufende Rille (5) eingearbeitet ist.
  6. 6. Ringkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bodenteil (1) in Doppelfunktion auch gleichzeitig unmittelbar einstückig als Bauteil eines weiteren Antriebs- bzw. Abtriebsbauelementes (z. B. Rotor- oder Lagerringe etc.) ausgestaltet ist.
DE19853543139 1984-12-21 1985-12-06 Hysterese-ringkoerper Withdrawn DE3543139A1 (de)

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DE19853543139 Withdrawn DE3543139A1 (de) 1984-12-21 1985-12-06 Hysterese-ringkoerper

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EP0205507A1 (de) 1986-12-30
WO1986003901A1 (en) 1986-07-03

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