WO2016083096A1

WO2016083096A1 - Vorrichtung zur berührungslosen übertragung von drehbewegungen

Info

Publication number: WO2016083096A1
Application number: PCT/EP2015/075899
Authority: WO
Inventors: Rolf Müller; Thomas Riemay; Peter Wieske
Original assignee: Mahle International Gmbh
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2016-06-02
Also published as: DE102014224151A1; US10361617B2; US20170317573A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen, mit einem Innenrotor (2), der wenigstens einen Innenrotormagneten (3) umfasst, mit einem Außenrotor (4), der wenigstens einen Außenrotormagneten (5) umfasst und magnetisch mit dem Innenrotor (2) gekoppelt ist, wobei Innenrotor (2) und Außenrotor (3) um eine gemeinsame Rotationsachse (R) drehverstellbar sind, wobei der wenigstens einen Innenrotormagnet (3) eine diametrale oder radiale oder laterale Magnetisierung aufweist, wobei der wenigstens einen Außenrotormagnet (5) eine diametrale oder radiale oder laterale Magnetisierung aufweist, wobei Innenrotormagnet (3) und Außenrotormagnet (5) verschiedene Magnetisierungsarten aufweisen.

Description

Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen sowie ein Antriebssystem mit einer solchen Vorrichtung.

Vorrichtungen zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen können beispielsweise als Kupplungen ausgebildet sein, deren Funktion auf der Wirkung eines Magnetfelds beruht; diese werden in der Antriebstechnik als Magnetfeldkupplungen bezeichnet. Solche Magnetkupplungen werden nach dem Stand der Technik eingesetzt, um Drehmomente berührungslos über einen Luftspalt hinweg und durch Wandungen, etwa von hermetisch geschlossenen Behältnissen, zu übertragen. Magnetkupplungen finden ihren Einsatz daher oftmals in Strömungsmaschinen wie beispielsweise Gasturbinen, jedoch auch in Fluidpumpen. Eine solche Magnetkupplung umfasst einen jeweils mit Magneten bestückten Außenrotor, welcher zusammen mit einem ebenfalls mit Magneten ausgestatteten Innenrotor um eine gemeinsame Rotationsachse drehverstellbar ist. Der Innenrotor ist dabei mit einer Abtriebswelle gekoppelt, der Außenrotor mit einer Antriebswelle, oder umgekehrt. Mittels der magnetischen Wechselwirkung der Magneten des Innenrotors mit jenen des Außenrotors wird die gewünschte Drehmomentübertragung vom Innenrotor auf den Außenrotor vollzogen.

Gemäß dem Stand der Technik bedienen sich herkömmliche Magnetkupplungen aus fertigungspraktischen Erwägungen heraus zur Magnetfelderzeugung typischerweise magnetisierbarer oder magnetischer Materialien, welche das zur Drehmomentübertragung erforderliche magnetische Erregerfeld statisch erzeugen- also ohne das hierzu ein elektrischer Stromfluss erforderlich wäre. Beliebt ist etwa die Verwendung diverser ferromagnetischer Materialen wie etwa Eisen, Kobalt, oder Nickel. Auch die Verwendung von Seltene-Erden-Metalle wie beispiels- weise Neodym in Legierung mit Eisen und Bor sowie Samarium-Cobalt und Samarium-Eisen ist dem einschlägigen Fachmann bekannt.

Die EP 1 239 572 A2 beschreibt vor diesem Hintergrund eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen, konkret eine magnetische Kupplung, welche zwei magnetische Kupplungsglieder aufweist, die durch einen Spalt voneinander mechanisch entkoppelt sind. Bei den beiden magnetischen Kupplungsgliedern handelt es sich um zwei segmentiert polarisierte Magnete, die jeweils an den stirnseitigen, zueinander weisenden Enden von die Drehbewegung übertragenden Mitteln direkt angebracht sind.

Als problematisch erweist sich bei herkömmlichen Magnetkupplungen die effektive magnetische Kopplung der Magnete des Innenrotors mit jenen des Außenrotors, denn diese hängt in erheblichem Maße vom Verlauf der von den Magneten erzeugten magnetischen Feldlinien ab. Dem Fachmann sind in diesem Zusammenhang verschiedene Formen der Magnetisierung geläufig, mit welcher die einzelnen Magneten der beiden Rotoren versehen werden können, und welche sich hinsichtlich der Ausrichtung der Feldlinien des von ihnen erzeugten Magnetfelds erheblich voneinander unterscheiden können. In der Antriebstechnik werden in der Regel magnetische Bauteile verbaut, welche sich durch eine sogenannte radiale sowie durch eine sogenannte diametrale Magnetisierung auszeichnen. Alternativ kommt auch die Verwendung von Magneten mit lateraler Magnetisierung in Betracht, welche dem Fachmann auch unter dem Begriff "Halbach- Magnetisierung" bekannt ist.

Die im Stand der Technik übliche Verwendung jeweils ausschließlich einer der drei besagten Magnetisierungsarten in einer Magnetkupplung führt jedoch zu erheblichen Nachteilen bei der Bewegungskopplung des Innenrotors mit dem Außenrotor. Beispielsweise führt eine ausschließliche Verwendung von Magneten mit diametraler Magnetisierung in dem vom Außenrotor erzeugten Magnetfeld zu Magnetfeldlinien, die aufgrund ihrer Orientierung relativ zum Innenrotor nur teilweise zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Rotoren beitragen können. Dies führt zu einer nicht unerheblichen Herabsetzung des Kopplungsgrads bzw. der Drehmomentübertragung der Magnetkupplung.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen zu schaffen, welche sich durch eine verbesserte magnetische Kopplung auszeichnet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Antriebssystem um eine solche Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen zu ergänzen.

Die genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, im Innenrotor der magnetischen Kupplung magnetische Bauteile mit einem anderen Magnetisierungstyp zu verwenden als in den magnetischen Bauteilen des Außenrotors. Eine erfindungsgemäße Magnetkupplung mag also etwa im Außenrotor mit Magneten mit radialer Magnetisierung, welche sich durch einen Verlauf der Magnetfeldlinien radial zur Rotationsachse der Kupplung hin oder radial von dieser weg auszeichnet, versehen sein und im Innenrotor mit Magneten mit diametraler Magnetisierung, welche sich durch demgegenüber einen zueinander parallelen Verlauf der Feldlinien in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse auszeichnen, versehen sein. Das sich daraus ergebende resultierende Magnetfeld erweist sich als besonders geeignet für eine hochwirksame Drehmomentübertragung zwischen Innen- und Außenrotor. Demgegenüber ist die Verwendung von Magneten identischer Magnetisierungsart im Innen- und Außenrotor in der erfindungsgemäßen Magnetkupplung ausdrück- lieh nicht vorgesehen. Selbstverständlich sind jedoch auch andere als die oben beispielhaft genannten Kombinationen unterschiedlicher Magnetisierungsarten denkbar, was im Folgenden anhand bestimmter, bevorzugter Ausführungsformen der hier vorgestellten Magnetkupplung diskutiert werden soll.

Wie bereits erwähnt, erweist es sich für eine effektive Kopplung der Magnetfelder von Innen- und Außenrotors als besonders vorteilhaft, den Innenrotormagneten mit einer diametralen Magnetisierung und den Außenrotor mit einer radialen Magnetisierung auszustatten.

Gemäß einer dazu alternativen Gestaltungsvariante kann der Innenrotormagnet mit einer diametralen Magnetisierung versehen werden, der Außenrotormagnet jedoch mit einer lateralen Magnetisierung. Dieser konstruktive Ansatz gestattet es, auf einen bei anderen Magnetisierungsarten üblicherweise am Außenrotor erforderliche Rückschlussring zu verzichten. Ein solcher Rückschlussring ist normalerweise vonnöten, um den beim magnetischen Dipolfeld entstehende Kreis- schluss der Feldlinien zu erhöhen und zu führen. Durch den Verzicht auf einen solchen Rückschlussring am Außenrotor kann der konstruktive Aufwand zur Herstellung der erfindungsgemäßen Magnetkupplung in nicht unerheblichem Maße verringert werden.

Bei einer weiteren, alternativen Gestaltungsvariante wird vorgeschlagen, den Innenrotormagnet mit einer lateralen Magnetisierung und den Außenrotormagnet mit einer radialen Magnetisierung auszustatten. Diese Gestaltungsvariante gestattet es, auf einen bei anderen Magnetisierungsarten üblicherweise am Innenrotor erforderlichen Rückschluss zu verzichten, so dass, sofern es die Konstruktion zulässt, auf ein ferromagnetisches Blechpaket und/oder eine aus ferromagneti- schem Material ausgebildete Welle verzichtet werden kann, d.h. die Welle kann beispielsweise, bei mechanischer Eignung, aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein.

Die Verwendung von magnetischen Elementen mit radialer Magnetisierung eröffnet dem Fachmann die Möglichkeit, diese in der magnetischen Kupplung in Form von Ringmagneten zu verbauen, welche sich gegenüber magnetischen Bauteilen, die aus mehreren, voneinander getrennten, also segmentierten Bauteilen bestehen durch eine deutlich erhöhte mechanische Stabilität auszeichnen. Zudem wird die Anzahl der Fertigungsschritte reduziert, da anstelle von mehreren Segneten nur noch ein Ringmagnet montiert werden muss.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können der Außenrotormagnet und/oder der Innenrotormagnet jeweils mit wenigstens zwei Magnetelementen versehen werden, die entlang der Drehrichtung des Außen- bzw. Innenrotormagnets benachbart zueinander angeordnet sind. Im Falle einer diametralen Magnetisierung des Innen- oder Außenrotormagnets sind die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen zweier entlang der Drehrichtung benachbarter Magnetelemente zueinander verschieden. Im Falle einer radialen Magnetisierung des wenigstens einen Innenoder Außenrotormagnets erstreckt sich die Magnetisierungsrichtung eines bestimmten Magneten in radialer Richtung von der Rotationsachse weg. Sowohl der jeweilige in Drehrichtung als auch entgegen der Drehrichtung benachbarte Magnet weist hingegen eine Magnetisierungsrichtung in radialer Richtung zur Rotationsachse auf, oder umgekehrt. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit sechs Magnetelementen, so dass die Magnetisierungsrichtungen zweier benachbarter Magnetelemente einen 60°-Winkel zueinander aufweisen.

Für den Winkel α der Magnetisierungsrichtungen benachbarter Magnetelemente zueinander gilt im Falle einer diametralen Magnetisierung vorzugsweise die folgende Beziehung: α = (180 Polpaarzahl) ± 180°. Bei einer Ausgestaltungsvarian- te, bei der der Rotor vier diametral magnetisierte Magnetelemente aufweist, weisen die Magnetisierungsrichtungen somit einen Winkel α von ±90° zueinander auf.

Alternativ dazu - im Falle der oben beschriebenen, radialen Magnetisierung des Innen- bzw. Außenrotormagnets - zeigen die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen zum Zentrum hin oder vom Zentrum weg.

Als mechanisch besonders stabil und somit für den Dauereinsatz in einer Magnetkupplung besonders geeignet erweist sich indes eine Ausführungsform, bei welcher die Magnete von Außenrotor und/oder Innenrotor in der Art eines Ringmagnets ausgebildet sind. Die spezifische, rotationssymmetrische Geometrie eines solchen Ringmagnets eignet sich besonders gut für die Verwendung im Außen- und Innenrotor einer Magnetkupplung, lassen sich mittels eines Ringmagneten doch verschleißfördernde Unwuchten bei der Drehbewegung von Außen- und Innenrotor weitgehend vermeiden.

Zur Optimierung des Feldlinienverlaufs des von Außen- und Innenrotor erzeugten Magnetfelds empfiehlt es sich schließlich, zwischen Innen und Außenrotor entlang der Drehrichtung wenigstens zwei Polstifte vorzusehen. Diese Maßnahme führt zu einer verbesserten Kopplung von Außen- und Innenrotor. Die Anzahl der im konkreten Anwendungsfall erforderlichen Polstifte berechnet sich dabei gemäß folgender Beziehung:

Anzahl Polstifte = (Polpaare Außenrotor + Polpaare lnnenrotor)/2

Ein vorteilhaftes Einsatzfeld für die hier vorgestellte Magnetkupplung stellt die Verwendung in einer Strömungsmaschine, etwa in Form einer Gasturbine oder einer Fluidpumpe dar. So lässt sich die erfindungsgemäße Magnetkupplung nutzen, das von der Strömungsmaschine auf einer Abtriebswelle erzeugte Drehmo- ment berührungslos auf eine Antriebswelle zu übertragen. Dieser Ansatz gestattet es, die Strömungsmaschine, deren Abtriebswelle in der Regel konstruktiv bedingt vom die Strömungsmaschine antreibenden Fluid umströmt wird, als separate Einheit herzustellen, und einschließlich deren Abtriebswelle als separate, nach außen abgedichtete Baueinheit auszugestalten. Die Überführung von Drehmoment von der Abtriebswelle der erfolgt über einen drehfest auf der Abtriebswelle angeordneten Innenrotor der erfindungsgemäßen Magnetkupplung, welcher in der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise magnetisch mit einem, wiederum drehfest mit der Antriebswelle verbundenen, Außenrotor gekoppelt ist.

Um die Strömungsmaschine einschließlich der Abtriebswelle fluidisch gegen die verbliebenden Komponenten der Magnetkupplung abdichten zu können, kann ein topfartig ausgebildeter Dichtungskörper mit einem Topfboden und einem Topkragen vorgesehen werden, wobei der Topkragen dann radial zwischen Außenrotor und Innenrotor angeordnet ist. Besagter Topfkragen dient folglich zur Abdichtung des die Strömungsmaschine antreibenden Fluids. Zur Befestigung des Dichtungskörpers an der Strömungsmaschine bietet es sich dabei an, den Topfkragen des Dichtungskörpers mit einem axial endseitig radial nach außen abstehenden Flanschabschnitt zu versehen, in welchen der Dichtungskörper vom Topfboden weg übergeht.

Ein besonders prädestiniertes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt auf dem Gebiet der Wärmerückgewinnung aus Verbrennungsabgasen (sog. WHR, "waste heat recovery"), wo sie eine Ablösung der verschleißanfälligen und wartungsintensiven dynamischen Gleitringdichtungen durch eine statische Dichtkappe zwischen Innen- und Außenrotor gestattet. Eine entsprechende Magnetkupplungspumpe beispielsweise zeichnet sich neben der zuverlässigen Abdichtung des zu fördernden Arbeitsfluids, etwa einer geeigneten Flüssigkeit, gegenüber dem mit dem Außenrotor mechanisch verbundenen Pumpenantrieb durch den zusätzlichen Vorteil einer Sicherung gegen etwaige Überlastungszu- stände aus, welche durch den sich einstellenden Schlupf zwischen magnetisch verbundenem Innen- und Außenrotor ausgeglichen werden können.

Oftmals sind die in Abtriebswellen moderner Strömungsmaschinen auftretenden Drehzahlen zu hoch, um von der Strömungsmaschine nachgeschalteten Vorrichtungen genutzt werden zu können. Eine geeignete Maßnahme, die Drehzahl der Abtriebswelle auf einen geeigneten Wert zu reduzieren, stellt die Verwendung einer Getriebeeinheit dar, welche zur gewünschten Drehzahlreduzierung mit einem geeigneten Übersetzungsverhältnis ausgestattet werden muss. Eine solche Getriebeeinheit kann auch mehrstufig aufgebaut sein, wenn hohe Übersetzungsverhältnisse, etwa von 10:1 oder höher realisiert werden sollen.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Antriebssystem mit einer vorangehend vorgestellten Magnetkupplung sowie mit einer mit der Abtriebswelle der magnetischen Kupplung antriebsverbundenen Strömungsmaschine. Der Dichtungskörper ist mittels des Flanschabschnitts an einem Gehäuse der Strömungsmaschine befestigt.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen in einem Längsschnitt,

Fig. 2a-2c anhand eines Ringmagneten illustrierte Beispiele für verschiedene

Magnetisierungsarten,

Fig. 3a-3c verschiedene Beispiele für erfindungsgemäße Vorrichtungen zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen mit Außen- und Innenrotor unterschiedlicher Magnetisierungsart.

Figur 1 illustriert grobschematisch und in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße, hier als Magnetkupplung 1 ausgebildete Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen. Diese umfasst einen Innenrotor 2 mit einem Innenrotormagneten 3 sowie einen Außenrotor 4, welcher wenigstens einen magnetischen Außenrotormagneten 5 umfasst und magnetisch mit dem Innenrotor 2 gekoppelt ist. Innenrotor 2 und Außenrotor 4 sind um eine gemeinsame Rotationsachse R drehverstellbar.

Die im Beispielszenario exemplarisch dargestellte Magnetkupplung 1 mag dazu dienen, ein von einer Strömungsmaschine (nicht gezeigt), beispielsweise einer Gasturbine oder einer Fluidpumpe, in einer Abtriebswelle 6 erzeugtes Drehmoment zur weiteren Nutzung auf eine Antriebswelle 7 zu übertragen. Hierzu kann die Abtriebswelle 6 drehfest mit dem Innenrotor 2 und die Antriebswelle 7 drehfest mit dem Außenrotor 4 verbunden sein oder umgekehrt. Dieser Ansatz gestattet es, die Strömungsmaschine als von der eigentlichen Magnetkupplung 1 getrennte Baueinheit auszugestalten, etwa wenn die Strömungsmaschine eine Gasturbine mit drehfest auf der Abtriebswelle 6 angeordneten Schaufelrädern ist, so dass besagte Abtriebswelle 6 konstruktiv bedingt vom Fluid umströmt wird.

Um die Strömungsmaschine einschließlich der Abtriebswelle 6 fluidisch gegen die weiteren Komponenten der Magnetkupplung 1 abdichten zu können, umfasst diese einen topfartig ausgebildeten Dichtungskörper 8 mit einem Topfboden 9 und einem Topfkragen 10, wobei der Topfkragen 10 wie in Figur 1 dargestellt bezüglich einer radialen Richtung r der Magnetkupplung 1 in einem Spalt 1 1 zwischen Außenrotor 4 und Innenrotor 2 angeordnet ist. Dem Beispielszenario der Figur 1 entnimmt man, dass der Topfkragen 10 axial endseitig in einen radial nach außen abstehenden Flanschabschnitt 21 übergeht, welcher direkt an einem Gehäuse der Strömungsmaschine (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Folglich kann ein Fluid zwar den Bereich 12 um die Abtriebswelle 6 einschließlich des Innenrotors 2 umströmen, der Dichtungskörper 8 dichtet diesen Bereich jedoch nach außen, also gegen den Außenrotor 4 ab.

Da die von Strömungsmaschinen in der Abtriebswelle 6 erzeugten Drehzahlen oftmals sehr hoch sind, kann es erforderlich sein, diese zu reduzieren, um von der Strömungsmaschine nachgeschalteten Vorrichtungen genutzt werden zu können. Eine in diesem Fall geeignete Maßnahme, die Drehzahl der Abtriebswelle 6 auf einen geeigneten Wert zu reduzieren, stellt die Verwendung einer in der Figur 1 nur grobschematisch angedeuteten Getriebeeinheit 13 dar, welche über eine mit der Antriebswelle 7 drehfest verbundene Eingangswelle 14 verfügt. Eine solche Getriebeeinheit 13 kann mehrstufig aufgebaut sein, wenn hohe Übersetzungsverhältnisse, etwa von 10:1 oder höher, realisiert werden sollen. Die gegenüber der Eingangswelle 14 reduzierte Drehzahl wird an einer Ausgangswelle 15 bereitgestellt. Die Getriebeeinheit 13 bildet zusammen mit der Magnetkupplung 1 also ein magnetisches Getriebe 16.

Entscheidend für eine wirksame magnetische Kopplung des Außenrotors 4 mit dem Innenrotor 2 und somit für eine effektive Übertragung von Drehmoment vom Innenrotor 2 auf den Außenrotor 4 ist die jeweilige Magnetisierung der am Innen- und Außenrotor 2, 4 angeordneten Innenrotor- bzw. Außenrotormagneten 3, 5. Grundsätzlich kommen hierfür jeweils drei Magnetisierungsarten in Betracht, und zwar eine radiale, diametrale oder laterale Magnetisierung. Der mit der jeweiligen Magnetisierungsart einhergehende Verlauf der Magnetfeldlinien ist schematisch in den Beispielen der Figuren 2a bis 2c gezeigt. Der in Figur 2a gezeigte Ringmagnet 17a mit sowohl in Umfangsrichtung U als auch in radialer Richtung abwechselnden magnetischen Polen S, N - ein magnetischer Südpol ist mit dem Buchstaben "S" bezeichnet, ein magnetischer Nordpol entsprechend mit "N" - erzeugt ein Magnetfeld mit sich in Umgangsrichtung U abwechselnd radial nach innen bzw. radial nach außen erstreckenden magnetische Feldlinien.

Figur 2b zeigt demgegenüber einen Ringmagneten 17b mit diametraler Magnetisierung. Der Ringmagnet 17b weist hierzu nur jeweils einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol auf. Im Gegensatz zu den magnetischen Feldlinien des Ringmagneten 17a erstrecken sich jene des Ringmagneten 17b parallel zueinander in einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse S' des Ringmagneten 17b.

Figur 2c zeigt schließlich einen Ringmagneten 17c mit sich entlang der Drehrichtung D abwechselnden magnetischen Nord- und Südpolen. Eine derartige Anordnung der magnetischen Pole führt zu einer sog. lateralen Magnetisierung, die dem Fachmann auch unter dem Begriff "Halbach-Magnetisierung" bekannt ist. Anhand der Figuren 3a bis 3c sollen nun verschiedene Beispiele der erfindungs- mäßen magnetischen Kupplung 1 erläutert werden, deren Innenrotor- bzw. Au- ßenrotormagnete 2, 3 sich in ihrer jeweiligen Magnetisierungsart voneinander unterscheiden.

Das Beispiel der Figur 3a zeigt in einem Querschnitt eine Magnetkupplung 1 mit einem Außenrotor 4, an welchem radial innen vier Außenrotormagnete 5 befestigt sind, die derart entlang der Drehrichtung D angeordnet sind, dass sich für den Außenrotor 4 die in Figur 2a gezeigte radiale Magnetisierung mit entsprechend in bzw. entgegen der radialen Richtung verlaufenden Feldlinien 18a des magnetischen Feldes ergibt. Entsprechend sind am Innenrotor 2 entlang der Drehrichtung vier Innenrotormagnete 3 mit ebenfalls wechselnder Polarität vorgesehen, und zwar derart, dass sich für den Innenrotor 2 ein Magnetfeld mit einem Feldlinienverlauf ergibt, der dem einer lateralen Magnetisierung entspricht. Radial außen am Außenrotor 4 kann ein Rückschlussring 19 vorgesehen sein, mittels welchem der bei einem magnetischen Dipolfeld erforderliche Kreisschluss (vgl. gestrichelte Feldlinien in Fig. 3a) der magnetischen Feldlinien 18a erzeugt werden kann. Die in Figur 3a gezeigte Anordnung mit radialer Magnetisierung des Außenrotors 4 und lateraler Magnetisierung des Innenrotors 2 zeichnet sich aufgrund des sich ergebenden Gesamt-Feldlinienverlaufs durch eine besonders gute magnetische Kopplung von Innen- und Außenrotor 2, 4 aus. Die Verwendung einer radialen Magnetisierung am Außenrotor 4 gestattet zudem die konstruktiv vorteilhafte Verwendung von mechanisch besonders stabilen Ringmagneten.

Entsprechendes gilt für das Beispiel der Figur 3b, welches einen Außenrotor 4 mit sechs entlang der Drehrichtung D radial innen und benachbart zueinander angeordneten Außenrotormagneten 5 mit abwechselnder magnetischer Polarität (N, S) zeigt, so dass sich resultierend eine laterale Magnetisierung ergibt. Der mit einer solchen lateralen Magnetisierung einhergehende Feldlinienverlauf sorgt am Außenrotor 4 für einen automatischen Kreisschluss der magnetischen Feldlinien, was gegenüber dem Beispiel der Figur 3a die Bereitstellung eines Rückschlussrings radial außen am Außenrotor 4 nicht mehr erforderlich macht. Der Innenrotor 2 ist im Beispiel der Figur 3b mit einer diametralen Magnetisierung versehen. Am Innenrotor 2 sind in Drehrichtung D vier Innenrotormagnete 3 angebracht, welche jeweils abschnittsweise den für eine diametrale Magnetisierung typischen, parallelen Feldlinienverlauf besitzen. Zwei entlang der Drehrichtung D benachbarte Innenrotormagnete 3 weisen dabei Magnetisierungsrichtungen auf, die in einem 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Zwischen Innen- und Außenrotor 2, 4 sind entlang der Drehrichtung D außerdem fünf Polstifte 20 angeordnet, welche der Harmonisierung des Feldlinienverlaufs zwischen Außen- und Innenrotor 4, 2 dienen. Die Polstifte 20 können aus Stahl oder Blech gefertigt sein; gemäß einer in der Figur 2b nicht gezeigten Variante können diese auch direkt am Außenrotor 4 befestigt sein.

Figur 3c illustriert schließlich eine Magnetkupplung 1 mit einer bereits anhand des Beispiels der Figur 3a erläuterte radialen Magnetisierung des Außenrotors 4, wohingegen der Innenrotor 2 die bereits in Zusammenhang mit in Figur 3b beschriebene diametrale Magnetisierung besitzt.

Claims

Ansprüche

1 . Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen,

mit einem Innenrotor (2), der wenigstens einen Innenrotormagneten (3) um- fasst,

mit einem Außenrotor (4), der wenigstens einen Außenrotormagneten (5) um- fasst und magnetisch mit dem Innenrotor (2) gekoppelt ist,

wobei Innenrotor (2) und Außenrotor (3) um eine gemeinsame Rotationsachse (R) drehbar sind,

wobei der wenigstens eine Innenrotormagnet (3) eine diametrale, radiale oder laterale Magnetisierung aufweist,

wobei der wenigstens eine Außenrotormagnet (5) eine diametrale, radiale o- der laterale Magnetisierung aufweist,

wobei Innenrotormagnet (3) und Außenrotormagnet (5) verschiedene Magnetisierungsarten aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der wenigstens eine Innenrotormagnet (3) eine diametrale Magnetisierung und der wenigstens eine Außenrotormagnet (5) eine radiale Magnetisierung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Innenrotormagnet (3) eine diametrale Magnetisierung und der wenigstens eine Außenrotormagnet (5) eine laterale Magnetisierung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der wenigstens eine Innenrotormagnet (3) eine laterale Magnetisierung und der wenigstens eine Außenrotormagnet (5) eine radiale Magnetisierung aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens zwei Innenrotor- und/oder Außenrotormagnete (3, 5) vorgesehen sind, die entlang der Drehrichtung (D) am Innenrotor (2) oder am Außenrotor (4) befestigt sind,

wobei die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen zweier entlang der Drehrichtung (D) benachbarter Innen- oder Außenrotormagnete (3, 5) zueinander verschieden sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Falle einer radialen Magnetisierung des wenigstens einen Innen- oder Au- ßenrotormagnets (3, 5) die Magnetisierungsrichtung eines bestimmten Magneten sich in radialer Richtung von der Rotationsachse (R) weg erstreckt und sowohl der jeweilige in Drehrichtung (D) als auch entgegen der Drehrichtung (D) benachbarte Magnet eine Magnetisierungsrichtung in radialer Richtung zur Rotationsachse hin aufweist, oder umgekehrt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der wenigstens eine Innenrotor- und/oder Außenrotormagnet (3, 5) in der Art eines Ringmagnets ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen Innen- und Außenrotor (2, 4) entlang der Drehrichtung (D) wenigstens zwei Polstifte (20) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung eine drehfest mit dem Außenrotor (4) verbundene Antriebswelle (7) und eine drehfest mit dem Innenrotor (2) verbundene Abtriebswelle (6) umfasst oder umgekehrt,

dass ein topfartig ausgebildeter Dichtungskörper (8) mit einem Topfboden (9) und einem Topfkragen (10) vorgesehen ist, wobei der Topfkragen (10) radial zwischen Innenrotor (2) und Außenrotor (4) angeordnet ist,

der Topfkragen (10) des Dichtungskörpers (8) vom Topfboden (9) weg axial endseitig in einen radial nach außen abstehenden Flanschabschnitt (21 ) übergeht, welcher an einer mit der Abtriebswelle (6) antriebsverbindbaren Strömungsmaschine befestigbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Antriebswelle (7) mit einer Getriebeeinheit (13) zur Reduzierung der Drehzahl der Antriebswelle (7) antriebsverbunden ist.

1 1 . Antriebssystem, mit einer Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Drehbewegungen nach Anspruch 9 oder 10,

mit einer mit der Abtriebswelle (6) der Vorrichtung antriebsverbundenen Strömungsmaschine,

wobei der Dichtungskörper (8) mittels des Flanschabschnitts (21 ) an einem Gehäuse der Strömungsmaschine befestigt ist.