DE814485C - Electromagnetic brake and clutch - Google Patents

Description

Elektromagnetische Bremse und Kupplung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schnellkupplung, die auch als Bremse verwendet wird und im besonderen, obwohl nicht ausschließlich, für ein Zähl- und Schreibwerk an selbsttätigen Waagen für Kräne dient.Electromagnetic Brake and Clutch The present invention relates on a quick coupling, which is also used as a brake and in particular, although not exclusively, for a counting and writing mechanism on automatic scales used for cranes.

An solche Einrichtungen werden die folgenden Anforderungen gestellt: i. Die Kupplung muß außerordentlich schnell wirken; 2. die Trägheit der Abtriebswelle, welche auf das Zähl- und Schreibwerk einwirkt, muß sehr gering sein; 3. die Ausgangswelle muß schnell zum Stillstand gebracht werden, nachdem sie von der Eingangswelle abgekuppelt ist; 4. nur ein sehr kleiner Kraftbetrag soll für die Betätigung des Apparates nötig sein, wobei die Betätigung durch einen Gleichstromkleinschalter eingeleitet wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung herzustellen, in welcher die Betätigung einer Kupplung und einer Bremse mit einem hohen Grad von Genauigkeit und unter Erfüllung der obengenannten Anforderungen erfolgt.The following requirements are placed on such facilities: i. The clutch must act extremely quickly; 2. the inertia of the output shaft, which acts on the counting and writing mechanism must be very small; 3. the output shaft must be brought to a standstill quickly after being disconnected from the input shaft is; 4. Only a very small amount of force should be required to operate the device the actuation being initiated by a direct current miniature switch. The object of the invention is to produce a device in which the operation of a clutch and a brake with a high degree of accuracy and in compliance with the above requirements.

Erfindungsgemäß trägt die Eingangswelle einen permanenten Magneten, der von einem magnetischen Kraftlinienweg umschlossen ist und dem ein feststehender zweiter permanenter Magnet mit ihn umschließendem magnetischem Kraftlinienweg gegenübersteht, während zwischen den gleichnamigen Polen der Magneten eine mit der Abtriebswelle verbundene Ankerscheibe liegt, über die sich der Kraftfluß beider Magneten schließt, wobei die Beeinflussung des magnetischen Kraftflusses durch am feststehenden Gestell angeordnete Spulen erfolgt. Wenn die Spule unter Strom gesetzt wird, so erfolgt ein Anwachsen des Kraftflusses des einen Magneten und ein Zurückgehen des magnetischen Flusses des anderen, wodurch eine Anziehung des Ankers in axialer Richtung stattfindet.According to the invention, the input shaft carries a permanent magnet, which is enclosed by a magnetic path of force lines and which is a fixed one facing the second permanent magnet with the magnetic path of force lines surrounding it, while between the poles of the same name of the magnet one with the output shaft connected armature disk, via which the power flow of both magnets closes, the influencing of the magnetic flux through the fixed frame arranged coils takes place. When the coil is energized, so there is an increase in the flow of force of one magnet and a decrease the magnetic flux of the other, creating an attraction of the armature in axial direction Direction takes place.

Die Kraftlinien des permanenten Magneten gehen radial nach auswärts durch den Anker, und die beiden wirksamen Spulen werden in der Weise benutzt, daß die eine für die Einstellung der Kupplung und die andere für das Bremsen eingeschaltet wird.The lines of force of the permanent magnet go radially outward by the armature, and the two effective coils are used in such a way that one switched on for adjusting the clutch and the other for braking will.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen dargestellt, und zwar ist Fig. i eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt der ersten Ausführungsform, wobei der Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2 geführt ist; Fig. 2 ist eine Vorderansicht, teilweise geschnitten nach der Linie B-B der Fig. i ; Fig. 3 ist eine teilweise Grundrißansicht; Fig.4 zeigt perspektivisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, teilweise aufgeschnitten.In the drawings, two embodiments are shown, namely Fig. i is a side view, partly in section, of the first embodiment; the section being taken along the line A-A of Figure 2; Fig. 2 is a front view, partially sectioned along the line B-B of Fig. i; Fig. 3 is a partial Plan view; 4 shows in perspective a second embodiment of the invention, partially cut open.

Zunächst Bezug nehmend auf die Fig. i und 3, besteht die Kupplung aus einer Eingangswelle i und einem mit der Eingangswelle umlaufenden permanenten Magneten 2 von zylindrischer Gestalt mit Polen an den entgegengesetzten Enden. Diese Pole wirken mit einem aus weichem Eisen bestehenden magnetischen Kreis zusammen, der einen mittleren Polschuh3 und einen äußeren Rückkehrweg4 hat. Das freie Ende des Rückkehrweges 4 und die freie Fläche des mittleren Polschuhes 3 sind durch einen schmalen Zwischenraum von einem scheibenförmigen Anker 5 getrennt, der auf einer Abgangswelle 6 befestigt ist, die gleichachsig mit der Eingangswelle liegt und mit der Abgangswelle durch einen biegsamen Ring 7 verbunden ist, so daß der Anker 5 sich in axialer Richtung im Verhältnis zur Ausgangswelle 6 bewegen kann, jedoch mit dieser in Antriebsverbindung verbleibt.Referring first to Figures i and 3, there is a clutch from an input shaft i and a permanent one rotating with the input shaft Magnets 2 of cylindrical shape with poles at the opposite ends. These Poles interact with a magnetic circuit made of soft iron, which has a central pole piece3 and an outer return path4. The free end of the return path 4 and the free area of the central pole piece 3 are through a narrow gap separated by a disc-shaped armature 5, which is on a Output shaft 6 is attached, which is coaxial with the input shaft and with the output shaft is connected by a flexible ring 7, so that the armature 5 can move in the axial direction in relation to the output shaft 6, however remains in drive connection with this.

Auf der anderen Seite des Ankers 5 und durch einen kleinen Luftspalt von ihm getrennt befindet sich ein anderer, jedoch nicht mit der Welle umlaufender permanenter Magnet 8 und ein magnetischer Kraftlinienkreis 9, io ähnlich dem, der mit der Welle i verbunden ist.On the other side of the armature 5 and through a small air gap there is another separated from it, but not revolving with the wave permanent magnet 8 and a magnetic circle of lines of force 9, io similar to that of is connected to the shaft i.

Die äußeren Glieder 4 und io für das Schließen des Kraftlinienkreises stehen in Verbindung mit einem weiteren magnetischen Kreis, der aus zwei lamellierten Ringen i i und 12 besteht, die die Glieder 4 und io umgeben und durch einen oder mehrere Spulenkernei3 und 14, die mit den Spulen 15 und 16 versehen sind, verbunden sind. Der Ring 12 ist in magnetischer Berührung mit dem äußeren Glied io und der Ring i i mit dem äußeren Glied 4 durch einen schmalen Luftspalt getrennt. Die Ringe i i und 12 und die Spulenkerne 13 und 14 können aus Lamellen zusammengesetzt sein, und die Teile der Glieder 4 und io, die mit den magnetischen Spulenkreisen verbunden sind, können lamelliert sein oder auch aus einer Eisenlegierung bestehen, die einen geringen Wirbelverlust hat.The outer links 4 and io for closing the circle of lines of force are in connection with another magnetic circuit, which consists of two laminated Rings i i and 12, which surround the links 4 and io and are represented by an or a plurality of bobbins 3 and 14 provided with the bobbins 15 and 16 are connected are. The ring 12 is in magnetic contact with the outer member io and the Ring i i separated from the outer link 4 by a narrow air gap. The Rings i i and 12 and the coil cores 13 and 14 can be composed of lamellas, and the parts of members 4 and io connected to the magnetic coil circuits are, can be laminated or consist of an iron alloy, the one has little vortex loss.

Um die Kraftlinien der beiden permanenten Magneten 2 und 8 auszugleichen, sind entsprechende Eisenstreifen oder Blättchen 17 und i8 zwischen den Polschuhen und dem Rückkehrweg des festen und des umlaufenden magnetischen Systems angeordnet.To balance the lines of force of the two permanent magnets 2 and 8, are corresponding iron strips or leaflets 17 and 18 between the pole pieces and the return path of the fixed and orbiting magnetic systems.

Die Luftzwischenräume zwischen dem Anker und den Rückkehrwegen sind gleichfalls durch Blättchen 19, 20, 21 und 22 einstellbar. Um den Erregerstrom, der für das Kuppeln und Bremsen erforderlich ist, zu vermindern und um ein sogenanntes Kleben der Anker zu vermeiden, sind die an den Luftspalten zwischen dem Anker 5 und den Rückkehrgliedern 4 und io liegenden Flächen mit nichtmagnetischem Material belegt, oder es können auch andere Mittel vorgesehen werden, um kleine nichtmagnetische Spalte zwischen diesen Gliedern zu lassen.The air gaps between the anchor and the return routes are also adjustable by leaflets 19, 20, 21 and 22. To the excitation current, which is required for coupling and braking, and a so-called To avoid sticking the anchors are those at the air gaps between the armature 5 and surfaces of non-magnetic material lying on the return members 4 and 10 occupied, or other means can be provided for small non-magnetic To leave a gap between these links.

Die Spulen 15 und 16 können entweder aus einer fortlaufenden Wicklung bestehen, in welchem Falle die Polarität der Spule umgekehrt werden muß; wenn eine Kupplung oder eine Bremsung stattfinden soll, oder aber die Spulen können auch eine in der Mitte liegende Anzapfstelle haben, in welchem Falle jeweils nur die Hälfte von ihnen unter Strom gesetzt wird, je nachdem, ob gekuppelt oder gebremst werden soll.The coils 15 and 16 can either consist of a continuous winding exist, in which case the polarity of the coil must be reversed; when a Coupling or braking should take place, or the coils can also have one have a central tap, in which case only half of them is energized by them, depending on whether you are clutching or braking target.

Die magnetischen Kraftflüsse der Permanentmagneten 2 und 8 sind gegeneinander gerichtet und fließen durch den Anker 5 in radialer Richtung auswärts, worauf sie sich wieder trennen, um nach Durchlaufen der kleinen Luftspalte zu ihren entsprechenden Magneten über die äußeren Rückkehrglieder 4 und io zurück zu gelangen.The magnetic fluxes of the permanent magnets 2 and 8 are against each other directed and flow through the armature 5 in the radial direction outward, whereupon they to separate again after passing through the small air gaps to their corresponding Magnet to get back via the outer return members 4 and io.

Die Spulen 15 und 16 dienen dazu, einen zweiten magnetischen Fluß durch ihre Kerne 13 und 14 und den Ring i i zu erzeugen, der dann radial und axial durch das äußere Rückkehrglied 4 fließt, weiter axial durch den Anker 5 und axial und radial durch das äußere Rückkehrglied io, worauf er über den Ring 12 zu den Spulenkernen zurückkehrt. Dieser zweite Fluß verstärkt den Fluß auf der einen Seite des Ankers und schwächt ihn auf der anderen, wodurch der Anker nach der Seite des verstärkten magnetischen Stromes angezogen wird, wodurch entweder der Anker mit der Eingangswelle über das äußere Rückkehrglied 4 gekuppelt oder aber durch Anlegen an das feste Rückkehrglied io gebremst wird.The coils 15 and 16 serve to create a second magnetic flux through their cores 13 and 14 and the ring i i produce, which is then radial and axial flows through the outer return member 4, further axially through the armature 5 and axially and radially through the outer return member io, whereupon it over the ring 12 to the Bobbin returns. This second flow strengthens the flow on one side of the anchor and weakens it on the other, causing the anchor to move to the side of the increased magnetic current is attracted, whereby either the armature with the input shaft coupled via the outer return member 4 or by applying is braked to the fixed return link io.

In der Praxis kehrt nach dem Bremsen oder Kuppeln der Anker 5 nicht in die Mittellage zurück. Wenn der polarisierende Strom entfernt ist, so bleibt der Anker angezogen an dem Glied, auf welchem er ruht, aber mit einer beträchtlich abnehmenden Kraft, deren Größe sich mit dem Luftspalt und der Dicke des nichtmagnetischen Belages auf .den Rückkehrwegen und dem Anker ändert.In practice, the armature 5 does not return after braking or coupling back to the central position. When the polarizing current is removed, it remains the anchor tightened to the limb on which it rests, but by a considerable amount decreasing force, the size of which varies with the air gap and the thickness of the non-magnetic The surface on the return routes and the anchor changes.

Die obige Beschreibung entspricht auch der Aus-Führungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, wo die äußeren Rückkehrglieder kreisförmig statt rechteckig ausgeführt sind.The above description also corresponds to the execution form in Figure 4 is shown where the outer return members are circular instead of rectangular are executed.

Infolge der Differentialwirkung des magnetischen Stromkreises sind die Amperewindungen wesentlich kleiner, als bei der gewöhnlichen Ausführungsform von Elektromagneten notwendig ist, und die Induktanz der Spulen wird klein und die Zeitkonstante kurz gehalten. Das Lamellieren derjenigen Teile des Kraftlinienpfades, die einem starken Wechsel unterworfen sind, hilft gleichfalls hierzu.As a result of the differential action of the magnetic circuit are the ampere turns are much smaller than in the usual embodiment of electromagnets is necessary, and the inductance of the coils is small and the time constant is kept short. Laminating those parts the path of force lines, which are subject to a strong change, also helps For this.

Eine schnell bremsendeKupplung gemäß dervorliegenden Erfindung zeigte ein übertragenes Drehmoment von etwa o,og mkg bei einer polarisierenden Kraft von 15o Amperewindungen, und die Entkupplung der Ausgangswelle von der Eingangswelle bringt die Ausgangswelle von einer Geschwindigkeit von 15 Umdrehungen je Minute in annähernd 5/iooo Sekunden zum Stillstand.A quick braking clutch according to the present invention exhibited a transmitted torque of about 0.0 mkg with a polarizing force of 150 ampere-turns, and the decoupling of the output shaft from the input shaft brings the output shaft to a speed of 15 revolutions per minute in approximately 5 / 10,000 seconds Standstill.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetische Bremse und Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle einen permanenten Magneten trägt, der von einem magnetischen Kraftlinienweg umschlossen ist und dem ein feststehender zweiter permanenter Magnet mit ihn umschließendem magnetischem Kraftlinienweg gegenübersteht, während zwischen den gleichnamigen Polen der Magneten eine mit der Abtriebswelle verbundene Ankerscheibe liegt, über die sich der Kraftfluß beider Magneten schließt, wobei die Beeinflussung des magnetischen Kraftflusses durch am feststehenden Gestell angeordnete Spulen erfolgt. PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic brake and clutch, characterized in that the input shaft carries a permanent magnet which is surrounded by a magnetic path of force lines and which is opposed by a fixed, second permanent magnet with a path of magnetic force lines surrounding it, while an armature disk connected to the output shaft is located between the magnet's poles of the same name over which the power flow of both magnets closes, the influence of the magnetic power flow takes place through coils arranged on the stationary frame. 2. Ausführungsform der Bremskupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kraftlinienwege in axialer Richtung in die Ankerscheibe eintreten und in radialer Richtung durch sie hindurchgehen. 2. embodiment of the brake clutch according to claim i, characterized in that the magnetic lines of force paths in the axial direction enter the armature disk and pass through it in the radial direction. 3. Ausführungsform der Bremskupplung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einen magnetischen Kraftlinienstrom erzeugen, der die Kraftlinienströme der Magneten je nach der Richtung des durch die Spule geschickten Stromes verstärkt oder schwächt, je nachdem, ob eine Kupplung oder eine Bremsung der Abtriebswelle erfolgen soll. 3. embodiment of the brake clutch according to claims i and 2, characterized in that that the coils generate a magnetic flux of lines of force that the flux of force lines the magnet amplifies according to the direction of the current sent through the coil or weakens, depending on whether a clutch or a braking of the output shaft should take place. 4. Ausführungsform der Bremskupplung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle je einer Spule, deren Stromrichtung umkehrbar ist, zwei Spulen verschiedener Stromrichtung Verwendung finden.4. embodiment of the brake clutch according to claims i to 3, characterized in that instead of a coil, the direction of the current is reversible is to use two coils with different current directions.