DE890087C

DE890087C - Magnetic coupling with permanent magnet

Info

Publication number: DE890087C
Application number: DES4409D
Authority: DE
Inventors: Erich Reinhardt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1945-02-06
Filing date: 1945-02-06
Publication date: 1953-09-17

Description

Magnetkupplung mit Dauermagnet Die Erfindung betrifft die Verbesserung einer Magnetkupplung mit Dauermagnet und besteht darin, daß der Dauermagnet als Sperrmagnet mit in Durchbrechungen seiner Sdhenkel angeordneter Auslösewiclclung ausgebildet ist. Derartige Sperrmagnete sind für andere Zwecke bereits früher vorgeschlagen worden. Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu erblicken, daß von der in Durchbrechungen der Magnetschenkel angeordneten Anslösewicklung nur ein örtlich begrenztes Magnetfeld in den Schenkeln um die Durchbrechungen herum hervorgerufen und praktisch keine längsmagnetisierende Wirkung auf der Bahn des Hauptkraftflusses ausgeübt wird, so daß auch. bei noch so hohem Anwachsen des Auslösestromes keine Gefahr einer Entmagnetisierung oder Ummagnetisierung des. Dauermagnets besteht. Während wegen dieser Gefahr bei anderen Haltemagneten im Auslösestromkreis zusätzliche Widerstände zur Verhinderung von Schwankungen des Auslöses.tromes benötigt werden, .durch die der Energiebedarf für die Auslösung erhöht Wird, kann demgegenüber der Energiebedarf für dieAuslösung bei der erfindungsgemäßen Magnetkupplung kleiner gehalten werden.Magnetic clutch with permanent magnet The invention relates to the improvement a magnetic coupling with permanent magnet and consists in that the permanent magnet as Locking magnet with release coil arranged in openings in its handles is trained. Such blocking magnets have already been proposed earlier for other purposes been. The particular advantage of the invention can be seen in the fact that of the Disengaging winding arranged in openings in the magnet legs only locally Caused limited magnetic field in the legs around the openings and practically no longitudinal magnetizing effect on the path of the main force flux is exercised, so that too. no matter how high the increase in the tripping current, none There is a risk of demagnetization or reversal of magnetization of the permanent magnet. While because of this risk with other holding magnets in the tripping circuit additional Resistors to prevent fluctuations in the tripping currents are required, .through which the energy requirement for triggering is increased, the The energy requirement for the triggering of the magnetic coupling according to the invention is smaller being held.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Durch die Magnetkupplung gemäß Fig. i werden die beiden Wellen i i und 12 miteinander gekuppelt. Die Kupplung -erfolgt :dadurch, d'aß eine bewegliche Kupplungsscheibe 13", die auf Führungsstiften 14. der linken Kupplungshälfte .gleiten kann, von einem in der rechten Kupplungshälfte befindlichen Magnet festgehalten wird. Der Magnet hat ein U-förmiges Schnittprofil, dessen Quersteg von einem Dauermagneteinsatz 15 mit den Polflächen N und S gebildet wird. An die Polflächen schließen sich die Schenkelstümpfe 16 und an diese die Schenkelenden 17 an, die mit besonders geformten Polschuhen versehen sind, deren Stirnseiten der als Magnetanker ausgebildeten Kupplungsscheibe 13 zugewendet sind. In .den Endstücken 17 der Magnetschenkel sind Durchbrechungen 18 vorgesehen, in denen eine Auslösewicklung angeordnet ist. Durch die Erregung der Auslösewicklung bildet sich um jede der Durchbrechungen herum ein Magnetfluß, der den Haltefluß des Dauermagnets 15 auf .der einen Seite jeder Durchbrechung, wo die Richtungen .der beiden Magnetfelder entgegengesetzt sind, schwäc'h't. Auf der anderen Seite jeder Durchbrechung, wo die beiden Magnetfelder gleiche Richtung haben., ist wegen ,der Sättigung eine Verstärkung des Magnetflusses nur in :geringerem Maße möglich. Insgesamt wird also durch die Erregung der Auslösewicklung eine Schwächung des Haltekraftflusses. hervorgerufen, so daß dieser nicht mehr zumFesthalten des Ankers 13 ausreicht und somit der letztere durch eine Abreißkraft zum Abfallen gebracht werden kann. Damit die vom Ankerluftspalt abgesperrten Kraftlinien des Dauermagnets 15 nicht völlig verschwin-.den, was zu einer dauernden, Schwächung des Magnets 15 führen könnte, ist ein magnetischer Nebenpfad mit einem schmalen Luftspalt i9 vorgesehen, über .den sich diese Kraftlinien schließen können.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. The two shafts ii and 12 are coupled to one another by the magnetic coupling according to FIG. The coupling takes place: by a movable coupling disc 13 ″, which can slide on guide pins 14 of the left coupling half, is held in place by a magnet in the right coupling half. The magnet has a U-shaped sectional profile, the crosspiece of which . on is formed by a permanent magnet insertion 1 5 with the pole faces N and S pole faces to close the leg stumps 16 and at this the leg ends 17, which are provided with specially shaped pole pieces, the end faces are facing the clutch disc 13 designed as a magnetic armature. In The end pieces 17 of the magnet legs are provided with openings 18 in which a release winding is arranged. The excitation of the release winding creates a magnetic flux around each of the openings, which carries the holding flux of the permanent magnet 15 on one side of each opening, where the directions .the two magnetic fields are opposite, weaken. On the other side every opening, where the two magnetic fields have the same direction, is only possible to a lesser extent because of the saturation. Overall, the excitation of the release winding weakens the flow of holding force. caused so that this is no longer sufficient to hold the anchor 13 and thus the latter can be made to fall off by a tear-off force. So that the lines of force of the permanent magnet 15 blocked by the armature air gap do not completely disappear, which could lead to a permanent weakening of the magnet 15, a magnetic secondary path with a narrow air gap is provided over which these lines of force can close.

Zur Verkürzung der Eigenzeit zwischen der Abgabe eines Auslösebefehls und .dem Abfallen des Ankers 13 können diejenigen Magnetteile, in denen sich der Magnetfluß bei der Auslösung ändert, das sind die durchbrochenen Enden der Magnetschenkel mit :dem magnetischen Nebenweg, geblättert ausgeführt sein. Mit besonderem Vorteil werden Bleche von hochwertigem Magnetwerkstoff mit scharf geknickter magnetischer Kennlinie und magnetischer Vorzugsrichtung für die Enden der Magnetschenkel verwendet.To shorten the operating time between the issue of a trip command and .dem falling off of the armature 13 those magnetic parts in which the Magnetic flux changes when triggered, these are the broken ends of the magnet legs with: the magnetic byway, be scrolled through. With a particular advantage sheets are made of high-quality magnetic material with sharply bent magnetic Characteristic curve and preferred magnetic direction used for the ends of the magnet legs.

Zwecks Anpassung an das kreisrunde Außenprofil derMagnetkupplung haben derDauermagnet einsatz 15 und die Schenkelstümpfe 16 die Form vom Scheiben. In, Fig. i a sind .die Umrisse dieser Teile mit strichpunktierten Linien angegeben. Der Dauermagneteinsatz 15 hat beispielsweise dieForm eines Kreisringes. Die Schenkelstümpfe sind achteckige Scheiben, an deren Seitenflächen die Schenkelenden 17 in Form von acht rechteckigen Blöcken kranzartig angesetzt sind. Dadurch wird es ermöglicht, die Teile 17 aus einander gleichen Blechschnitten zusammenzusetzen. Außerdem wiTd dadurch .das Einbringen der Auslösewicklung und die Unterbringung der Wicklungszuleitungen erleichtert.To adapt to the circular outer profile of the magnetic coupling the permanent magnet insert 15 and the thigh stumps 16 the shape of the discs. In, Fig. I a. The outlines of these parts are indicated with dot-dash lines. The permanent magnet insert 15 has the shape of a circular ring, for example. The thigh stumps are octagonal disks, on the side surfaces of which the leg ends 17 in the form of eight rectangular blocks are attached like a wreath. This enables assemble the parts 17 from sheet metal cuts that are the same as one another. In addition, wiTd thereby .the introduction of the release winding and the accommodation of the winding leads relieved.

Damit das Einkuppeln in derselben Weise elektrisch gesteuert werden kann wie das Auskuppeln, kann auch die andere Kupplungshälfte mit einem Sperrmagnet ausgerüstet sein, der beispielsweise, wie Fig. i zeigt, in derselben Weise ausgebildet sein kann wie oben beschrieben. Das bewegliche Ankersystem ist beiden Magnetsystemen gemeinsam. Der Anker ist beispielsweise mittels zweier Druckfedern 2o schwingfähig gelagert, wobei die j Gegenlager der Druckfedern 2o auf einem Ansatz 21 .der Welle i i befestigt sind. Die beiden Druckfedern 2o versuchen den Anker 13 in die Mittelstellung zwischen den beiden Sperrmagneten zu bringen. Der Anker 13 wird jedoch von einem der beiden Magnete festgehalten. Wird die Auslösewicklung dieses Magnets erregt, so läßt er den Anker 13 los, und dieser schwingt über die Mittelstellung hinaus zu dem anderen, unerregten Magnet hinüber, wo erdarm festgehalten wird. Da die Sperrwirkung der Auslösewicklung von .der Stromrichtung unabhängig ist, kann sowohl Gleichstrom als auch ein zeitlich. veränderlicher Strom, z. B. Wechselstrom, zur Auslösung verwendet werden. Es. .genügt unter Umständen schon ein kurzer Stromimpuls zur Auslösung. Für die Zuführung des Auslösestromes sind an der Kupplung gemäß Fig. i Schleifringe 22 vorgesehen.So that the clutch can be controlled electrically in the same way can, like disengaging, the other half of the coupling can also be equipped with a locking magnet be equipped, for example, as Fig. i shows, formed in the same way can be as described above. The movable anchor system is both magnet systems together. The armature can oscillate, for example, by means of two compression springs 2o stored, the j counter bearings of the compression springs 2o on a shoulder 21 of the shaft i i are attached. The two compression springs 2o try the armature 13 in the middle position to bring between the two blocking magnets. The anchor 13 is, however, of a held by the two magnets. If the trigger coil of this magnet is excited, so he lets go of the armature 13, and this swings beyond the middle position over to the other, unexcited magnet, where the intestine is held. Because the locking effect the tripping winding is independent of the direction of the current, both direct current as well as a temporal. variable current, e.g. B. AC, used for tripping will. It. .A short current pulse may be enough to trigger. For the supply of the tripping current there are slip rings on the coupling according to FIG 22 provided.

Die Kupplungsstifte 14 können, mit dem Kupplungsglied 13 elastisch verbunden sein. Die Kupplungsscheibe 13 kann beispielsweise mit kreisbogenförmigen Schlitzen versehen sein, in denen sich die Kupplungsstifte 14 bewegen können, wobei diese Bewegungen durch elastische Glieder, wie z. B. Gummipuffer oder Zug- oder Druckfedern, gehemmt werden können.The coupling pins 14 can be elastic with the coupling member 13 be connected. The clutch disc 13 can, for example, with a circular arc Be provided slots in which the coupling pins 14 can move, wherein these movements by elastic members, such as. B. rubber buffers or train or Compression springs, can be inhibited.

Jede Kupplungshälfte ist mit einer kreisrunden Haube 23 versehen. Die Zwischenräume zwischen den Blechpaketen der Magnetschenkel und den Hauben 23 können mit Füllstücken 24 aus unmagnetischem Werkstoff ausgefüllt sein.Each coupling half is provided with a circular hood 23. The spaces between the laminated cores of the magnet legs and the hoods 23 can be filled with fillers 24 made of non-magnetic material.

Der Sperrmagnet kann auch als Topfmagnet ausgebildet sein. Zur schwingfähigen Aufhängung des Ankers kann auch eine Anordnung mit gespannten Drahtseiten geeignet sein.The locking magnet can also be designed as a pot magnet. To the vibratory Suspension of the anchor can also be an arrangement with tensioned wire sides suitable be.

Zur Übertragung eines zeitlich veränderlichen Auslösestromes, z. B-. eines Wechselstromes oder eines Stromimpulses von einem ruhenden Erzeuger auf die umlaufende Kupplung, kann gemäß Fig. 2 ein Wandler mit einer ruhenden Primärwicklung 25 und einer mit der Kupplung umlaufenden Se@-kundärwicklung 26 vorgesehen sein. 'Der gemeinsame Kraftfiuß dieser beidenWicklungen kann sich. über die Welle i i und einen. auf dieser befestigten zweiteiligen Eisenrückschluß 27 schließen. Die ruhenden Stromzuleitungen, zur Primärwicklung sowie deren ruhende Haltevorrichtung reichen durch den Schlitz zwischen,den beiden Teilen des Eisenrückschlusses hindurch. Ein Wandler gemäß Fig. 2 kann sowohl auf der linken als auch auf der rechten Kupplungshälfte vorgesehen sein. Dadurch werden die vielfach als nachteilig empfundenen Schleifringe vermieden.For the transmission of a time-varying tripping current, e.g. B-. an alternating current or a current pulse from a generator at rest to the revolving clutch, according to FIG. 2, a converter with a stationary primary winding 25 and a secondary winding 26 rotating with the clutch may be provided. The common flow of power of these two windings can about the wave i i and one. on this attached two-part iron back yoke 27 close. the dormant power supply lines, to the primary winding and its dormant holding device reach through the slot between the two parts of the iron back yoke. A converter according to FIG. 2 can be used both on the left and on the right coupling half be provided. This eliminates the slip rings, which are often perceived as disadvantageous avoided.

Fig. 3 zeigt eine Kupplungshälfte mit einer Einrichtung- zur selbsttätigen Auslösung .der Kupplung bei Überschreitung einer eingestellten Drehzahl. Diese Einrichtung besteht aus einem Magnetinduktor mit einem scheibenförmigen Dauermagnet 28 und daran anschließenden Schenkelteilen 29 und 30, zwischen denen auch ein magnetischer Nebenschluß mit einem schmalen Luftspalt 3i zum Schutz des Dauermagnets gegen zu starke Entmagnetisierung vorgesehen ist, und einem scheibenförmigen Magnetanker 32, der durch eine Druckfeder 33 gegen .die Polflächen des. Induktormagnets gedrückt wird. Zwischen den Magnetschenkelenden ist eine Spule 34 angeordnet. Am äußeren Umfang der Magnetschenke129 sind mehrereFliehgewichte 35 schwenkbar -gelagert, deren Fliehkraft mittels eines an ihnen starr befestigten. Hebelarmes 36 auf die Ankerplatte 32 übertragen wird und diese entgegen der Magnetkraft und der Druckkraft der Feder 33 abzureißen sucht. Dies geschieht, sobald eine gegebene bzw. in bekannter Weise eingestellte Drehzahl überschritten wird. Hierbei entsteht in der Spule 34 ein Stromstoß, der der Auslösewicklung zugeführt werden kann und eine selbsttätige Kupplung oder Entkupplung hervorruft, je nachdem, auf welcher Kupplungshälfte, der Magnetinduktor angebracht ist.Fig. 3 shows a coupling half with a device for automatic The clutch is triggered when a set speed is exceeded. These The device consists of a magnetic inductor with a disk-shaped permanent magnet 28 and adjoining leg parts 29 and 30, between which also a magnetic Shunt with a narrow air gap 3i to protect the permanent magnet against too strong demagnetization is provided, and a disc-shaped magnet armature 32, which is pressed by a compression spring 33 against .die pole faces of the inductor magnet will. A coil 34 is arranged between the ends of the magnet legs. On the outside The circumference of the Magnetschenke129 is a plurality of flyweights 35 pivotably mounted, their Centrifugal force by means of a rigidly attached to them. Lever arm 36 on the anchor plate 32 is transmitted and this against the magnetic force and the compressive force of the spring 33 seeks to tear down. This happens as soon as a given or in a known manner set speed is exceeded. This creates a current surge in coil 34, which can be fed to the release winding and an automatic clutch or Decoupling causes, depending on which coupling half, the magnetic inductor is appropriate.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Magnetic coupling with permanent magnet, characterized in that that the permanent magnet is arranged as a blocking magnet with openings in its legs Release winding is formed.

2. Magnetic coupling according to claim i, characterized in that that .the magnet leg cross-section on both sides of the openings is only so strong is that it is due to the permanent magnetic flux approximately to the knee of its magnetization characteristic is saturated.

3. Magnetic coupling according to claim i, characterized in that .that the perforated ends of the magnetic legs made of sheet metal made of high-quality magnetic material composed with sharply bent magnetic characteristic and magnetic preferred direction are. q ..

Magnetic coupling according to Claim 3, characterized in that the ends the magnet legs are composed of the same sheet metal cuts, which are several rectangular blocks are combined, and that the on the pole faces of the disk-shaped Danermagneteinsa, tzes arranged thigh stumps designed as polygonal disks are, on the side surfaces .d: 1 "block-shaped leg ends attached like a wreath are.

5. Magnetic coupling according to claim i, characterized in that each coupling half is equipped with a blocking magnet and that the two blocking magnets have a common have movable anchor system.

6. Magnetic coupling according to claim 5, characterized in that @ That the common anchor system is the coupling member.

7. Magnetic coupling according to claim 5, characterized in that the: common armature system is mounted so that it can vibrate is. B.

Magnetic coupling according to claim i, characterized in that .the coupling member is elastically connected to its carrier.

9. Magnetic coupling according to claim i, characterized characterized in that for the transmission of a time-varying tripping current from a stationary generator to the rotating clutch, a converter with a stationary one Primary winding and a rotating secondary winding with the clutch provided is. ok Magnetic coupling according to claim i, characterized by a magnetic inductor, its movable armature exposed to a centrifugal weight exerted tear-off force is, for the automatic release of the clutch when a set value is exceeded Rotational speed.