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Mit einem Elektromotor zusammengebaute elektromagnetische Induktionskupplung
Es sind-mit einem Elektromoto-r zusammengebaute elektromagnetische Kupplungen
bekannt, welche eine durch den- Flektromotor angetriebene Eingangswelle aufweisen.
Auf dieser Eingangswelle sitzt der Läufer des Elektromotors, desgleichen ist auf
ihr ein als Induktortrommel ausgebildeter äußerer Rotor der Kupplung befestigt.
Die Ausgangswelle der Kupplung dagegen trägt den inneren Rotor der Kupplung, Welcher
mit ringförmigen Naben- und Randteilen in einem radialen -Abstandsverhältnis zueinander
die radial entgegengesetzten Seiten des ortsfest angeordneten Erregerteils des -Feldmagnetkreises
umgreift. Hierbei i st der äußere Rotor mit der Eingangswelle mittels radial vorspfingender
flügelartiger Arme verbunden und mit Lüfterflügeln versehen.
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Für eine derartige, mit-einem Elektromotor zusammengebaute elektromagnetische
Induktionskupplung. wird erfindungsgemüß vorgeschlagen, daß die fingerartig ineinandergreifenden
Feldpole des inneren Rotors, in axialer Richtung gesehen, an einer Seite des
'ortsfest angeordneten Erregerteils des Feldmagnetkreises angeordnet sind,
daß ferner die Lüfterflügel, welche in ringfönnigen Reihen den Schlitz umgeben,
durch den die Luft gefördert wird, aus einem Metall gefertigt sind, das einen höheren
Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als das Metall der Induktortrommel des äußeren
Rotors, welche eine geringe axiale Länge hat.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der mit einem Elektromotor
zusammengebauten elektromagnetischen Induktionskupplunor werden verschiedene Vorteile
erreicht. Zwischen den fingerartig ineinandergreifenden Feldpolen des inneren Rotors
entsteht eine intensivere Luftströmung. Da die fingerfönnig ineinandergreifenden
Feldpole des inneren Rotors, in axialer Richtung gesehen, an einer Seite des ortsfest
angeordneten Erregerteils des Feldmagnetkreises angeordnet sind, hat die Induktortrommel
des äußeren Rotors eine geringe axiale Länge, wodurch die Leistungsfähigkeit der
Induktionskupplung infolge der erheblichen Verringerung der magnetischen Kraftverluste
erhöht wird, welche wegen der Wärmezerstreuung in der-Induktortrommel auftreten.
Da die Induktortrommel des äußeren Rotors- eine geringe axiale Länge hat,
'können die Lüfterflügel Virkungsvoll die im äußeren Rotor entwickelte Wärme durch
Kühlluft ableiten, wobei außerdern diese Ableitune, der- *ärme noch
- da-durch erhöht wird, daß die' LUfterflilgel aus# einem Metall -gefertigt
sind,- das einen höheren Wärmeleitunüskoeffizienten aufweist als das Metall der
-In'd'uktörtrommel des äußeren Rotors.
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- Im- Gegensatz -» dazu sind bei der bekannten,-#mit
einem Elektromotor zusainmengebauten elektromagnetischen Induktionskupplung
- die - fingerförmig ineinandergreifenden Feldpole des, inneren Rotors,
in axialer Richtung gesehen, in der gleichen Ebene des ortsfest angeordneten Erregerteils
des Feldmagnetkreises angeordnet, weshalb eine ziemlich große axiale Länge für die
Induktortrommel des äußeren Rotors erforderlich ist. Außerdem ist ein ziemlich großer
Raum für die Bildung einer guten Luftströmung notwendig. Die Induktortrommel des
äußeren Rotors weist also einen ziemlich großen Teil.auf, der nur als Verbindungsmittel
dient. Dieser Teil neigt zur Erwürmung der Kupplung, wodurch magnetische Kraftverluste
entstehen.
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Die Erfindung wird in Verbindung mit den Figuren weiter erläutert.
Es ist Fig. 1 zum Teil ein Längsschnitt und zum Teil ein Aufriß der mit einem
Elektromotor zusaminengebau-£en elektromagnetischen Induktionskupplung, Fior. 2
ein senkrechter Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3, -4
und 5 senkrechte Querschnitte nach den Schnittlinien 3-3, 4-4 und-
5#5 in Fig. 1,
Fig. 6 ein Längsschnitt entsprechend einem Teil der
Fig. 1, welcher durch die Induktionskupplung so g geführt ist, daß ihre Bauart:
weiter erläutert werden kann,
Fig. 7 eine Entfaltung der
Draufsicht eines Teils der Induktionskupplung.
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Die mit einem Elektromotor in dem Gehäuse 1-1
zusammengebaute
elektromagnetische Induktionskupplung bildet eine Einheit 10. Der Elektromotor
14 befindet sich im Gehäuseabschnitt 12. Die elektromagnetische Induktionskupplung
15 befindet sich im Gehäuseabschnitt 13. Sie sind also im Gehäuse
11
axial hintereinander angeordnet.
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Die Hohlwelle 17 ist die durch den Elektromotor angetriebene
Eingangswelle. In der Hohlwelle 17 befindet sich die Ausgangswelle
16 der -Kupplung. Die Ausgangswelle 16 ragi mit ihren Teilen
18 und 19
auf beiden Seiten des Gehäuses 11 darüber hinaus,
um mit der Kupplung zu verbindende, anzutreibende Arbeitsvorrichtungen anzuschließen.
Mit dem Gestell 23 ruht das Gehäuse 11 auf dem Boden. Durch die Deckel
24 und 25 sind die Enden des Gehäuses abgeschlossen, wofür die Schrauben
26, 27 benutzt werden. Wälzlager 29, 30 sind in den Deckeln 24,
25
zur Lagerung der Ausgangswelle 16 angeordnet. Ein zwischen diesen
beiden Lagern befindliches Wälzlager 31 ist auf der Ausgangswelle
16 angeordnet und dient zur Lagerung des Endes 32 der Eingangshohlwelle
17.
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Die Deckel 24, 25 haben Lufteinlässe 34, 35, um so Kühlluft
in das Gehäuse 11 an seinen beiden Enden zu führen. Das Gestell
23 hat Luftauslaßöffnungen 36, 37 für die Abführung der Luft aus dem
Gehäuse. Diese Luftauslaßöffnungen weisen mit Schlitzen versehene Abdeckungen
38, 39 auf.
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Der Elektromotor 14 besteht aus einem Stator 41 und einem Läufer 42.
Der Stator 41 ist im Gehäuseabschnitt 11 befestigt und weist die Statorwicklung
43 auf. Der Läufer 42 ist auf der Eingangswelle 17
befestigt und an seinem
Ende in unmittelbarer Nähe der elektromagnetischen Induktionskupplung
15 mit einer ringförmigen Reihe von axial vorspringenden Lüfterflügeln 44
ausgerüstet.
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Die elektromagnetische Induktionskupplung weist einen inneren Rotor
46 auf, welcher auf der Ausgangswelle 16 befestigt ist und eine ringförmige
Reihe von fingerförmig ineinandergreifenden Feldpolen 47, 48 trägt. Der äußere Rotor
50 der Induktionskupplung, der als Induktortrommel 51 ausgebildet
ist, ist mit dem inneren Ende 32 der Eingangswelle 17 verbunden. Die
Induktionskupplung 15 weist ferner einen ortsfest angeordneten Erregerteil
52 des Feldmagnetkreises auf, der die Ausgangswelle 16 und einen Teil
des inneren Rotors 46 koaxial einschließt sowie eine ringförinige Erregerspule
53 des Feldmagnetkreises trägL Der ortsfest angeordnete Erregerteil
52 des Feldniagnetkreises ist ringförmig und ist aus einem magnetisierbaren
Material, z. B. ferromagnetischem Material, hergestellt. Er wird durch den Abstützring
55
des Gehäuses 11 festgehalten. Der Abstützring 55
besteht aus
einem äußeren Ringteil 56 und einem inneren Ringteil 57. Der äußere
Ringteil 56 ist durch die Schrauben 58 am Gehäuse 10 befestigt.
Der Erregerteil 52 des Feldmagnetkreises ist mit dem Ringteil 57 durch
die Schrauben 59 fest verbunden.
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Der Erregerteil 52 dient zur Lagerung der ringfömigen Erregerspule
53 des Feldmagnetkreises. Die Spule ist auf der axial vorspringenden, ringförmigen
Kante 60 des Erregerteiles 52 gelagert. Fest-gehalten wird die Erregerspule-53
an dieser Stelle durch den Sprengring 61.
Der innere Rotor 46 der Induktionskupplung
weist ringförinige Naben- und Randteile 63, 64 auf, die radial in Abstand
voneinander stehen und die radial entgegengesetzten Seiten des ortsfest angeordneten
Erregerteiles 52 des Feldmagnetkreises umgreifen. Die Naben- und Randteile
63, 64 bestehen aus einem magnetisierbaren - Material, z. B. ferromagnetischem
Material.
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Der Nabenteil 63 ist auf der Ausgangswelle 16
durch den
Keil 65 befestigt. Er weist radial vorspringende, flügelartige Arme
66 auf, welche alle auf einer axialen Seite der Spule 53 liegen,
d. h. auf der Seite, die gegenüber dem Erregerteil 52 liegt. Gemäß
Fig. 7
sind die flügelartigen Arme 66 zahnförmig ausgebildet und bilden
eine ringförmige Gruppe der Feldpole 47.
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Die axialen Kanten 67 der flügelartigen Arme 66
(Fig.
6), welche zur Erregerspule 53 gerichtet sind, liegen sämtlich in
einer gemeinsamen, sich radial erstreckenden Ebene, die senkrecht zu der gemeinsamen
Drehachse der Ausgangswelle 16 und der Eingangswelle 17 liegt. Die
flügelartigen Arme sind an ihren anderen axialen Kanten mit Schultern
68 versehen (Fig. 6). Der Nabentell 63 weist außerdem eine
ringfßrnüge Gruppe axial vorspringender Lüfterflügel 69 auf (Fig.
1, 3), welche zusammen mit den flügelartigen Armen 66 eine Einheit
bilden und sich radial nach außen längs der flügelartigen Arme 66 erstrecken.
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Der ringförmige Randteil 64 weist eine ringförmige Gruppe von axialen
Zähnen 70 auf, deren Enden als zweite ringförmige Gruppe die Feldpole 48
einschließen. Die Zähne 70 bilden mit dem Randteil 64 ein Stück. Gemäß Fig,
7 befinden sich dazwischen die Räume 71, in welche die äußeren Enden
der flügelartigen Arme 66 vorspringen, so daß die Feldpole 47 im Abstand
zu den Feldpolen 48 und abwechselnd hierzu angeordnet sind. Die Teile der Zähne
70,
welche die Feldpole 48 bilden, weisen eine zunehmende radiale Stärke auf,
wodurch sich die nach innen erstreckenden Verstärkungen 48a an diesen Feldpolen
ergeben, welche axial an der Erregerspule 53 liegen (Fig. 1).
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Der Randteil 64 hat einen Abstützring 72, der mit den Enden
der axialenZähne 70 durch Schweißstellen 73 verbunden ist, wodurch
der Randteil 64 auf den flügelartigen Armen 66 des Nabentefles
63 befestigt ist. Ein Teil des Abstützringes 72 liegt oberhalb der
Schulter 68. Der Abstätzring 72 ist an den flügelartigen Armen
66 durch Schweißstellen 74 befestigt.
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Die Naben- und Randteile 63, 64 bilden zusammen mit den flügelartigen
Armen 66 und den Feldpolen 47, 48 einen Feldmagnetkreis von ungefähr C-förmigem
Querschnitt, der sich um die Erregerspule 53 gemäß Fig. 1 und 2 erstreckt.
Dieses C-förmige Gebilde ist mit seiner öffnung 76 so angeordnet, daß es
axial zum Ringteil 57 des Abstützringes 55 gerichtet ist. Die ringförmige
Erregerspule 53 befindet sich innerhalb dieses C-förmigen Gebildes und ist
darin durch den ringförmigen Erregerteil 52 abgestützt, der sich axial in
das C-förmige Gebilde durch seine Öffnung 76 erstreckt.
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Der als Induktortrommel ausgebildete äußere Rotor 50 weist
einen Abstützring 77 auf, welcher mit dem Ende 32 der Eingangshohlwelle
17 durch radial vorspringende, flügelartige Arme 78 dieser Welle verbunden
ist. Diese flügelartigen Arme 78 stellen außerdem Lüfterflügel dar. An in
Abstand voneinander
stehenden Punkten zwischen den flügelartigen
Armen 78 ist der äußere Rotor 50 mit zusätzlichen, radialen Lüfterflügeln
79 ausgerüstet, welche in axialer Richtung vom Abstützring 77 vorspringen.
Der AbstÜtzring 77 weist eine axial vorspringende Kante 80 an der
Seite auf, die zur Erregerspule 53 gerichtet ist.
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Das En-de 51 a der Induktortrommel
51 ist mit dem Abstützring 77 durch Schweißstellen 81 so verbunden,
daß die Induktortrommel 51 an der Kante 80
dieses Abstützringes ruht.
Die Induktortrommel 51
ist aus einem magnetisierbaren Material, z. B. ferromagnetischem
Material, hergestellt. Das Ende 83 der Induktortrommel 51 erstreckt
sich in Richtung zur Erregerspule 53. Der äußere Rotor 50 weist ebenfalls
eine Kühleinrichtung 84 an seinem En-de 83 auf, die zusammen mit der Induktortrommel
51 drehbar ist. Die Kühleinrichtung 84 hat einen Ring 85, auf dem
eine ringförinige Gruppe axial vorspringender Lüfterflügel 86 angeordnet
ist, die aus einem Stück mit dem Ring 85 bestehen.
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Die Kühleinrichtung 84 ist aus einem Metall gefertigt, welches einen
höheren Wärmeleitungskoefflzienten aufweist als das Metall, aus welchem die Induktortrommel
51 hergestellt ist. Vorzugsweise wird die Kühleinrichtung 84 aus Kupfer oder
einer Kupferlegierung bestehen. Bei 87 kann die Kühleinrichtung 84 an dem
Ende 83 der Induktortrommel 51 angelötet sein.
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Durch den geschilderten Aufbau ergibt sich eine geringe axiale Länge
der Induktortrommel 51 des äußeren Rotors. Die Induktortrommel
51 schließt in axialer Richtung in überhängender Weise den inneren Rotor
46 ein. Wegen der kurzen axialen Länge der Induktortrommel 51 befindet sich
das Ende 83
der Kühleinrichtuna, 84 ungefähr in der gleichen radialen Ebene
wie die axialen Kanten 67 der radialen, flügelartigen Arme 66. Somit
ist die ringförmige Gruppe der Lüfterflügel 86 der l#'-ühleinrichtung 84
um die Luftdurchtrittsstellen angeordnet, die sich zwischen den zusammenwirkenden
Naben- und Randteilen 63, 64 ergeben. Gemäß Fig. 7 bilden Teile dieses
Raumes 71 in radialer Richtung offene Schlitze 71a, die sich in einer ringförmigen
Reihe rund um den Randteil 64 und den freiliegenden Teil der Erregerspule
53 erstrecken. Die Lüfterflügel 86 bewegen sich quer zu diesen Schlitzen
71 a während der relativen Drehung zwischen dem äußeren Rotor 50 und
dem -inneren Rotor 46.
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Die Lüfterflügel 86 erzeugen einen nach auswärts radial gerichteten
Kühlluftstrom durch die Schlitze 71 a. Da die Kühleinrichtung 84 mit
ihren Lüfterflügeln 86 aus einem Metall hergestellt ist, welches einen höheren
Wärmeleitungskoeffizienten aufweist und in einem guten Wärmeübertragungsverhältnis
mit der Induktortrommel 51 steht, wird die in dieser Induktortrommel
51 entwickelte Wärme leicht auf die Kühleinrichtung 84 übertragen. Durch
die Kühleinrichtung wird diese Wärme an die Kühlluft abgegeben, die an den Lüfterflügeln
86 vorbeistreicht. Dieses nach außen gerichtete Strömen der Kühlluft durch
den Raum 71 und seine Schlitze 71 a wird durch die Zentrifugalkraft
noch erhöht.
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Da die Induktortrommel 51 die ringförmige Reihe der flügelartig
ineinandergreifenden Feldpole 47, 48 des inneren Rotors umgibt, welche, in axialer
Richtung gesehen, an einer Seite des ortsfest angeordneten Erregerteiles
52 des Feldmagnetkreises angeordnet sind, arbeitet die Induktortrommel
51 mit diesen Feldpolen 47, 48 in der Weise zusammen, daß die zwischenliegenden
Teile des Raumes 71 überbrückt werden. Zusammen mit den Naben- und Randteilen
63, 64 des Erregerteiles 52 ergibt sich damit ein torroidaler, magnetischer
Fluß um die Erregerspule 53, der durch die strichpunktierte Linie
89 angegeben ist. Da die Induktortrommel 51 nur eine geringe axiale
Länge aufweist, hat sie lediglich nur die ausreichenden Maße des ferromagnetischen
Materials, um den magnetischen Flußweg zu vervollständigen. Man hat keine überschüssige
Metallmenge, durch welche der magnetische Fluß hindurchtreten muß und dadurch erwärmt
wird. Somit wird eine bessere übertragung des Antriebsdrehmomentes durch die elektromagnetische
Induktionskupplung 15 erreicht, wobei nur ein minimaler Energieverlust durch
die Bildung von Wärme auftritt.
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Wie schon erwähnt, weist das Gehäuse 11 an seinen Enden die
Lufteinlässe 34, 35 auf, wodurch dem Gehäuse Kühlluft zugeführt wird. Die
durch den Lufteinlaß 34 gelangende Luft strömt in den ringfönnigen Raum
90 des Deckels 24 und gelangt durch die öffnung des Leitbleches
91 in den Gehäuseabschnitt 12. Die Eingangshohlwelle 17 erhält einen
Teil dieser Kühlluft durch den ringförmigen Raum 92, der mit radialen Öffnungen
93, 94 in Verbindung steht. Ein Teil der durch die öffnung des Leitbleches
91 hindurchströmenden Kühlluft gelangt durch den Luftspalt 95 des
Elektromotors 14.
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Ein Teil der Kühlluft, welche durch die Eingangshohlwelle
17 strömt, gelangt in den Gehäuseabschnitt 13 durch die radialen öffnungen
94. Die Kühlluftmenge, welche durch den Elektromotor 14 strömt, gelangt ebenfalls
in den Gehäuseabschnitt 13, und zwar durch die öffnung eines zwischen den
beiden Gehäuseabschnitten 12, 13 angeordneten Leitringes 96, der sich
in der Nähe der Lüfterflügel 44 des Läufers 42 des Elektromotors 14 befindet.
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Ein Teil der Kühlluft, welche am anderen Ende des Gehäuses
11 durch den Lufteinlaß 35 in das Gehäuse strömt, gelangt in den Gehäuseabschnitt
13
durch eine ringförinige Reihe von radialen öffnungen 97 des Abstützringes
55. Die Luft kommt mit dem Randteil 64 in Berührung und kühlt ihn ab. Weitere
Kühlluftmengen strömen in den ringförmigen Raum des C-förmigen Gebildes durch die
ringförmiggen Luftspalte 98, 99 zwischen dem Erregerteil 52 und den
Naben- und Randteilen 63, 64.
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Das Einströmen der Kühlluft in den Gehäuseteil 13 durch die
Einlässe 34, 35 erfolgt größtenteils durch die flügelartigen Arme
78, 79 des äußeren Rotors 50. Dieses Einströmen wird außerdem durch
die Lüfterflügel 44 des Läufers 42 und durch die Lüfterflügel 69 des Nabenteiles
63 unterstützt, ebenfalls tragen die Lüfterflügel 86 dazu bei. Die
flügelartigen Arme 78, 79 als auch dieLüfterflügel 86 haben außerdem
die Aufgabe, die Luft wieder aus dem Gehäuse durch die Luftauslaßöffnungen
36, 37 zu fördern. Diese Förderung wird noch durch die Zentrifugalkraft unterstützt,
die während der Drehung des inneren Rotors 46 und des äußeren Rotors 50 auftritt.
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Man erhält eine sehr wirksame Strömung der Kühlluft durch die einzelnen
Teile im Gehäuse- 11. Es entsteht eine innige Berührung der Kühlluft mit
den Teilen der elektromagnetischen Induktionskupplung. Die Kühlung der elektromagnetischen
Induktionskupplung 15 wird außerdem noch dadurch erleichtert, daß die Induktortrommel
eine ziemlich geringe
axiale Länge hat, so daß ein erheblicher Teil
des Raumes 71 freiliegt.