EP2707941A1 - Magnetic gear mechanism with coils around permanently excited magnet poles - Google Patents
Magnetic gear mechanism with coils around permanently excited magnet polesInfo
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- EP2707941A1 EP2707941A1 EP11749843.6A EP11749843A EP2707941A1 EP 2707941 A1 EP2707941 A1 EP 2707941A1 EP 11749843 A EP11749843 A EP 11749843A EP 2707941 A1 EP2707941 A1 EP 2707941A1
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- the coils can be easy to make cylindrical coils, which are brought into the shape of the contour of the magnets. Also conceivable are windings on a (flexible) conductor track.
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Abstract
The dynamics of a magnetic gear mechanism are intended to be improved. For this purpose, a magnetic gear mechanism with a stator, a first rotor, which has permanently excited magnet poles (2, 3), and a second rotor, which likewise has permanently excited magnet poles, is proposed. The rotors are magnetically coupled to the stator. In each case one coil (5) is wound around each of the magnet poles (2, 3) of the first rotor. The coils (5) of the magnet poles (2, 3) are connected in series. The series circuit of the coils (5) can be supplied direct current in order to alter the magnetic flux through the magnet poles (2, 3) in comparison with the de-energized state.
Description
Beschreibung description
Magnetisches Getriebe mit Spulen um permanenterregte Magnet¬ pole Magnetic gear with coils around permanent magnet ¬ magnet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Getriebe mit einem Ständer, einem ersten Läufer, der permanenterregte Magnetpole aufweist, und einem zweiten Läufer, der ebenfalls permanenterregte Magnetpole aufweist, wobei die Läufer mit dem Ständer magnetisch gekoppelt sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines magnetischen Getriebes, das wie oben gebaut ist. The present invention relates to a magnetic gear with a stator, a first rotor having permanent magnet magnetic poles, and a second rotor, which also has permanent magnet magnetic poles, wherein the rotor are magnetically coupled to the stator. Moreover, the present invention relates to a method of operating a magnetic transmission constructed as above.
Seit einiger Zeit sind so genannte „magnetische Getriebe" be¬ kannt. Diese bestehen aus mindesten zwei Läufern (An- und Abtriebsseite) und einem Ständer. Die Läufer tragen Permanent¬ magnete unterschiedlicher Polzahl. Die Polzahl für jeden Läufer ergibt sich aus einer Auslegungsregel. Die Magnete sind auf einem magnetischen Rückschluss aufgebracht. For some time, so-called "magnetic gear" be ¬ known. These consist of at least two runners (input and output side) and a stand. The runners carry permanent ¬ magnets of different poles. The number of poles for each runner results from a rule of interpretation. The magnets are applied to a magnetic return.
Der angetriebene Läufer erzeugt im Luftspalt (zwischen erstem Läufer und Ständer) ein magnetisches Drehfeld, das in Abhän¬ gigkeit von der Polzahl synchron mit dem Läufer dreht. Der Ständer besteht zum Teil aus weichmagnetischen Werkstoffen. Es handelt sich meist um geblechtes Eisen oder weichmagneti¬ sche Compound-Materialien (Soft Magnetic Composites) oder Weichferrit. Aufgabe des Ständers ist es, das magnetische Wechselfeld von der Antriebsseite in geeigneter Weise zu mo¬ dulieren, so dass das Feld auf der Abtriebsseite (im zweiten Luftspalt zwischen Ständer und abtriebsseitigem Läufer) mit einer anderen Frequenz rotiert. Somit kann eine Veränderung der Drehzahl (Untersetzung) erreicht werden, wenn der ab- triebsseitige Läufer mit der auftretenden Polzahl koppelt. The driven rotor generates a rotating magnetic field which rotates in depen ¬ dependence of the number of poles in synchronism with the rotor in the air gap (between the first rotor and stator). The stand is partly made of soft magnetic materials. There are mostly of iron sheet metal or soft magnetic ¬ specific compound materials (soft magnetic composites) or soft ferrite. Object of the stand is such that the field rotates the alternating magnetic field from the drive side in a suitable manner to demodulate mo ¬, on the output side (in the second air gap between the stator and rotor flange on output) at a different frequency. Thus, a change in the speed (reduction) can be achieved when the drive-side rotor coupled with the number of poles occurring.
Bei bisher bekannten Realisierungen tragen die beiden Läufer, egal ob axiale oder radiale Flussführung (scheibenartige oder rohrförmige Bauform der Läufer) vorliegt, Permantentmagnete (vorzugsweise aus NdFeB) unterschiedlicher Polzahl. Die Mag-
nete des angetriebenen Läufers (eine Scheibe bei axialer An¬ ordnung und ein Rohr bei radialer Anordnung) erzeugen ein rotierendes Magnetfeld, das durch die flussführenden Zähne im feststehenden Ständer (ebenfalls eine Scheibe bzw. ein Rohr) moduliert wird und dann auf der Abtriebsseite mit dem Feld der Magnete auf dem zweiten Läufer (wiederum Scheibe oder Rohr) gekoppelt wird. Durch die Wahl der Anzahl der Magnete wird das Übersetzungsverhältnis festgelegt. Sowohl eine Un¬ ter- als auch eine Übersetzung ist möglich. Die Stärke des Magnetfelds definiert das maximal mögliche Drehmoment. Wird dieses Drehmoment überschritten, fällt das Getriebe außer Tritt. Sinkt das Lastdrehmoment unter das kritische Drehmo¬ ment, synchronisiert sich das Getriebe wieder. Es ist nicht möglich, das Verhalten beim Außer-Tritt-Fall und beim Syn- chronisieren zu steuern. Dies wäre aber wünschenswert. In previously known implementations, the two runners, regardless of whether axial or radial flux guidance (disc-like or tubular design of the rotor) is present, permanent magnets (preferably made of NdFeB) of different number of poles. The magic Neten of the driven rotor (a disc in axial An ¬ order and a tube in a radial arrangement) generate a rotating magnetic field, which is modulated by the flux guiding teeth in the fixed stator (also a disc or a tube) and then on the output side with the Field of magnets on the second runner (turn disk or tube) is coupled. By choosing the number of magnets, the gear ratio is set. Both Un ¬ ter and a translation is possible. The strength of the magnetic field defines the maximum possible torque. If this torque is exceeded, the gear falls out of step. Decreases the load torque below the critical Drehmo ¬ ment, the transmission is synchronized again. It is not possible to control the behavior in the out-of-kick case and in the synchronization. This would be desirable.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das Verhalten eines magnetischen Getriebes beim Außer-Tritt- Fall und/oder beim Synchronisieren variabel gestalten zu kön- nen. The object of the present invention is thus to be able to variably configure the behavior of a magnetic transmission in the out-of-step case and / or during synchronization.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein magneti¬ sches Getriebe mit einem Ständer, einem ersten Läufer, der permanenterregte Magnetpole aufweist, und einem zweiten Läu- fer, der permanenterregte Magnetpole aufweist, wobei die Läu¬ fer mit dem Ständer magnetisch gekoppelt sind, und wobei um jeden der Magnetpole des ersten Läufers je eine Spule gewi¬ ckelt ist, die Spulen der Magnetpole entsprechend einer ers¬ ten Reihenschaltung in Serie geschaltet sind, und die erste Reihenschaltung der Spulen mit Gleichstrom versorgbar ist, um den magnetischen Fluss durch die Magnetpole des ersten Läufers gegenüber dem stromlosen Zustand zu ändern. According to the invention this object is achieved having with a magneti ¬ ULTRASONIC transmission with a stator, a first rotor, the permanent-magnet magnetic poles, and having a second rotor, the permanent-magnet magnetic poles, wherein the Läu ¬ fer are magnetically coupled to the stator, and wherein around each of the magnetic poles of the first rotor per a coil is threaded ¬ oped, the coils of the magnetic poles are switched in accordance with a ers ¬ th series circuit in series, and the first series circuit of the coil with direct current can be supplied to the magnetic flux by the magnetic poles of the first Runner compared to the de-energized state change.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Ver- fahren zum Betreiben eines magnetischen Getriebes, das einen Ständer, einen ersten Läufer, der permanenterregte Magnetpole aufweist, und einen zweiten Läufer besitzt, der permanenterregte Magnetpole aufweist, wobei die Läufer mit dem Ständer
magnetisch gekoppelt sind, durch Bereitstellen je einer Spule um jeden der Magnetpole des ersten Läufers, wobei die Spulen der Magnetpole entsprechend einer ersten Reihenschaltung in Serie geschaltet sind, und Versorgen der ersten Reihenschal¬ tung der Spulen mit Gleichstrom, um den magnetischen Fluss durch die Magnetpole des ersten Läufers gegenüber dem stromlosen Zustand zu ändern. Moreover, according to the invention there is provided a method of operating a magnetic gear having a stator, a first rotor having permanent magnet magnetic poles, and a second rotor having permanent magnet magnetic poles, the rotors having the stator are magnetically coupled, by providing each a coil around each of the magnetic poles of the first rotor, wherein the coils of the magnetic poles are connected in series according to a first series circuit, and supplying the first series scarf ¬ tion of the coils with direct current to the magnetic flux through the magnetic poles to change the first runner with respect to the de-energized state.
In vorteilhafter Weise wird also um jeden Magnetpol des ers¬ ten Läufers je eine Spule gewickelt, und die Spulen wer¬ den/sind zu einer Wicklung in Reihe geschaltet. Somit können sämtliche Spulen des ersten Läufers mit einem Gleichstrom versorgt werden, mit dem sich je nach Bedarf der magnetische Fluss durch die Magnetpole verändern lässt. So kann er bei¬ spielsweise bei einem Außer-Tritt-Fall geschwächt und zum Synchronisieren gestärkt werden. In an advantageous manner, so each wound a coil around each magnetic pole of the f th ¬ rotor, and the coils who ¬ / are connected to a winding in series. Thus, all coils of the first rotor can be supplied with a direct current, with which the magnetic flux can be changed by the magnetic poles as needed. Thus, it can be weakened in ¬ example in an out-of-step case and strengthened to synchronize.
Vorzugsweise ist auch um jeden der Magnetpole des zweiten Läufers je eine Spule gewickelt, die Spulen der Magnetpole sind entsprechend einer zweiten Reihenschaltung für eine zweite Wicklung in Serie geschaltet, und die zweite Reihen¬ schaltung der Spulen ist mit Gleichstrom versorgbar, um den magnetischen Fluss durch die Magnetpole des zweiten Läufers gegenüber dem stromlosen Zustand zu ändern. Damit kann nicht nur bei dem ersten Läufer, sondern auch bei dem zweiten Läufer des Getriebes das kritische Drehmoment verändert werden. Preferably, a coil is wound around each of the magnetic poles of the second rotor, the coils of the magnetic poles are connected in series according to a second series connection for a second winding, and the second series ¬ circuit of the coil can be supplied with DC to the magnetic flux through to change the magnetic poles of the second rotor with respect to the de-energized state. Thus, not only in the first runner, but also in the second runner of the transmission, the critical torque can be changed.
Vorteilhafterweise hängt die Wickelrichtung jeder Spule von der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete des jeweili gen Magnetpols ab. Damit können die magnetischen Flüsse alle Magnetpole durch ein und denselben Gleichstrom verstärkt ode geschwächt werden. Advantageously, the winding direction of each coil depends on the direction of magnetization of the permanent magnets of the respective magnetic pole. Thus, the magnetic fluxes all magnetic poles can be strengthened or weakened by one and the same DC.
Insbesondere können benachbarte Magnetpole durch Permanent¬ magnete entgegengesetzt magnetisiert sein und daher Spulen mit zueinander entgegengesetzter Wickelrichtung aufweisen. Somit wechseln sich am Umfang des Läufers bzw. der Läufer die
Magnetisierungen der Magnetpole von einem Magnetpol zum ande¬ ren regelmäßig ab. In particular, adjacent magnetic poles may be oppositely magnetized by permanent magnets ¬ and therefore have coils with mutually opposite winding direction. Thus, the circumference of the runner or the runner change Magnetizations of the magnetic poles from one magnetic pole to the other ¬ ren regularly.
Insbesondere sollte jeder der Magnetpole einen weichmagneti¬ schen Kern aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Spulen nicht um die Permanentmagnete, die in etwa die relative Per¬ meabilitätszahl von Luft haben, gewickelt werden müssen. In particular, each of the magnetic poles should have a soft magnetic core ¬ rule. This has the advantage that the coils do not have to be wound around the permanent magnets that have the relative Per ¬ meabilitätszahl air about.
Vielmehr sind die Spulen dann um einen weichmagnetischen Kern gewickelt, so dass zur Erreichung eines gewünschten magneti¬ schen Flusses eine geringere Stromstärke notwendig ist. Rather, the coils are then wound around a soft magnetic core, so that a smaller amount of current necessary to achieve a desired magneti ¬ rule flow.
Die Magnetpole des ersten Läufers können segmentartig auf ei- ner weichmagnetischen Scheibe angeordnet sein, wobei in den Pollücken Nuten gebildet sind, in die die Spulen eingelegt sind. Durch diese spezielle Konstruktion erhalten die Spulen einen weichmagnetischen Kern. The magnetic poles of the first rotor can be arranged segment-like on a soft magnetic disk, wherein grooves are formed in the pole gaps, in which the coils are inserted. Due to this special design, the coils receive a soft magnetic core.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das magnetische Getriebe einen Temperatursensor, der ein Temperatursignal ausgibt, und eine erste Steuereinrichtung zum Steuern des Gleichstroms durch Spulen in Abhängigkeit von dem Temperatursignal auf. Dies hat den Vorteil, dass eine Schwächung des Felds aufgrund einer Temperaturerhöhung kompensiert werden kann . In an advantageous embodiment, the magnetic transmission has a temperature sensor that outputs a temperature signal, and a first control device for controlling the direct current through coils in response to the temperature signal. This has the advantage that a weakening of the field due to a temperature increase can be compensated.
Darüber hinaus kann das magnetische Getriebe einen Überlast¬ sensor, der ein Überlastsignal ausgibt, und eine zweite Steu¬ ereinrichtung zum Steuern des Gleichstroms durch die Spulen in Abhängigkeit von dem Überlastsignal aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Folgen der Überlast rascher beseitigt werden können (Rütteln oder Asynchronität ) . In addition, the magnetic gear may have passed through the coils in response to the overload signal an overload ¬ sensor which outputs an overload signal, and a second STEU ¬ ereinrichtung for controlling the DC current. This has the advantage that the consequences of the overload can be eliminated more quickly (shaking or asynchronism).
Des Weiteren kann das magnetische Getriebe eine dritte Steu¬ ereinrichtung aufweisen, mit der der Strom so durch die Spulen steuerbar ist, dass während einer vorgegebenen Anlaufphase des jeweiligen Läufers der magnetische Fluss durch die Magnetpole gegenüber dem stromlosen Zustand gestärkt wird.
Hierdurch kann gewährleistet werden, dass das magnetische Ge¬ triebe beim Anlaufen schneller synchronisiert wird. Furthermore, the magnetic transmission may comprise a third STEU ¬ ereinrichtung with which the power is so controllable by the coil, that during a predetermined start-up phase of the respective rotor, the magnetic flux is strengthened by the magnetic poles relative to the energized state. It can hereby be ensured that the magnetic Ge ¬ gear at start-up is synchronized faster.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die einen scheibenförmigen Läufer eines magnetischen Getriebes schematisch in der Draufsicht darstellt . The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, which schematically illustrates a disc-shaped rotor of a magnetic transmission in plan view.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.
Ein magnetisches Getriebe der eingangs genannten Art besitzt zwei Läufer, die mit Permanentmagneten eines bestimmten Magnetmaterials versehen sind. Da das maximal übertragbare Dreh¬ moment von der Feldstärke des Feldes und damit hauptsächlich von der Remanenzinduktion BR des verwendeten Magnetmaterials abhängt, kann das „Kippmoment" nach der Herstellung des Ge¬ triebes nach dem Stand der Technik nicht mehr verändert wer¬ den. Mit dem erfindungsgemäßen magnetischen Getriebe bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines solchen Getriebes soll dies jedoch ermöglicht werden. A magnetic gear of the type mentioned has two rotor, which are provided with permanent magnets of a certain magnetic material. Since the maximum transmissible rotating ¬ moment on the field strength of the field and therefore mainly depends on the residual induction B R of the magnetic material used, the "tipping moment" may be after the production of Ge ¬ drive according to the prior art does not change ¬ the. With However, this is to be made possible by the magnetic transmission according to the invention or the method according to the invention for operating such a transmission.
Magnetische Getriebe werden typischerweise mit rohrförmigen Läufern oder mit scheibenförmigen Läufern realisiert. Das Beispiel der Figur zeigt eine Draufsicht auf einen scheiben¬ förmigen Läufer. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen 12-poligen Läufer. Jeder Pol ist segmentartig ausgebil¬ det. Eine Polteilung 1 entspricht also einem Segment der Scheibe. In dem rechten Teil der Figur sind symbolisch zwei entgegengesetzt gerichtete Magnetpole 2 und 3 eingezeichnet. Der eine Magnetpol 2 ist in die Zeichnungsebene hinein magne- tisiert, d.h. seine Magnetisierungsrichtung steht senkrecht zur Zeichnungsebene und weist in diese hinein. Demgegenüber ist der andere Magnetpol 3 aus der Zeichnungsebene heraus magnetisiert . Seine Magnetisierungsrichtung weist entspre¬ chend aus der Zeichnungsebene heraus. Auch in den anderen Polteilungen 1 sind Magnetpole enthalten. Ihre Magnetisie-
rungsrichtung wechselt in Umfangsrichtung von Polteilung zu Polteilung ab. Jeder der Magnetpole 2, 3 wird durch Permanentmagnete erregt. Um einen magnetischen Kurzschluss zu vermeiden, müssen Pollücken 4 zwischen den Magnetpolen 2, 3 vorgesehen werden. Daher sind die Magnete der Magnetpole schmaler als die Polteilung 1. Diese Pollücken 4 nehmen hier die Wicklung bzw. Spulen 5 auf. Um die Spulen zu fixieren, können die Pollücken 4 nach dem Einlegen der Spulen vergossen werden. Dies reduziert auch die Luftwirbelverluste. Magnetic transmissions are typically realized with tubular runners or disc-shaped runners. The example of the figure shows a plan view of a slices ¬ shaped rotor. In the present case, it is a 12-pole runner. Each pole is segmented ausgebil ¬ det. A pole pitch 1 thus corresponds to a segment of the disc. In the right part of the figure symbolically two oppositely directed magnetic poles 2 and 3 are shown. One magnetic pole 2 is magnetized into the plane of the drawing, ie its direction of magnetization is perpendicular to the plane of the drawing and points into it. In contrast, the other magnetic pole 3 is magnetized out of the plane of the drawing. Its magnetization direction points entspre ¬ accordingly out of the plane. Also in the other pole pitches 1 magnetic poles are included. Your magnetization direction changes in the circumferential direction from pole pitch to pole pitch. Each of the magnetic poles 2, 3 is energized by permanent magnets. In order to avoid a magnetic short circuit, pole gaps 4 between the magnetic poles 2, 3 must be provided. Therefore, the magnets of the magnetic poles are narrower than the pole pitch 1. These pole gaps 4 take here the winding or coils 5. To fix the coils, the pole gaps 4 can be cast after inserting the coils. This also reduces the air vortex losses.
Um das Magnetfeld zu stärken, sollte die Spule um ein ferro- magnetisches Bauteil gewickelt sein. Dies ist bei einem Rück- schluss, den die Scheibe als Träger darstellt, aus z.B. To strengthen the magnetic field, the coil should be wound around a ferromagnetic component. This is at a conclusion that the disc represents as a carrier made of e.g.
Weichferrit oder SMC besonders einfach möglich. Entlang der Grenzen der Polteilung wird hierzu nämlich die Scheibe sternförmig eingesägt oder eingefräst. Dadurch entstehen kleine Säulen aus Ferrit/SMC, um die die Wicklung bzw. Spule 5 ge- legt werden kann. Soft ferrite or SMC particularly easy. Along the boundaries of the pole pitch for this purpose namely the disc star-sawed or milled. This results in small columns of ferrite / SMC, around which the winding or coil 5 can be laid.
Die Spulen können einfach zu fertigende Zylinderspulen sein, die in die Form der Kontur der Magnete gebracht werden. Denkbar sind auch Wicklungen, auf einer (flexiblen) Leiterbahn. The coils can be easy to make cylindrical coils, which are brought into the shape of the contour of the magnets. Also conceivable are windings on a (flexible) conductor track.
Somit ist um jeden permanenterregten Magnetpol 2, 3 eine Wicklung bzw. Spule 5 vorgesehen. Da benachbarte Pole jeweils entgegengesetzt magnetisiert sind, muss der Wickelsinn um je¬ den Magneten geändert werden. Damit können die Spulen zu ei- ner Reihenschaltung zusammengeschaltet und alle mit demselben Gleichstrom gespeist werden. Als Alternative könnten auch alle Magnetpole mit Spulen gleichen Wicklungssinns versehen werden und die Spulen benachbarter Magnetpole werden dann mit entgegengesetzter Richtung bestromt. Letzteres erfordert eine aufwändigere Verschaltung . Thus, a winding or coil 5 is provided around each permanently excited magnetic pole 2, 3. Since adjacent poles are magnetized oppositely, the winding sense must be changed by je ¬ the magnet. This allows the coils to be connected together in a series connection and all fed with the same direct current. As an alternative, all magnetic poles could be provided with coils of the same winding sense and the coils of adjacent magnetic poles are then energized in the opposite direction. The latter requires a more complex interconnection.
Durch eine Einspeisung eines Gleichstroms in die Wicklung bzw. die in Reihe geschalteten Spulen 5 werden die Felder al-
ler Magnete entweder gestärkt oder geschwächt. Die Stärke des Magnetfelds der Spulen ist abhängig von der Anzahl der Windungen, der Stärke des Stroms und einer eventuellen Verstärkung des Felds durch weichmagnetische Kernmaterialien. By feeding a direct current into the winding or the series-connected coils 5, the fields are al- magnets either strengthened or weakened. The strength of the magnetic field of the coils is dependent on the number of turns, the magnitude of the current and a possible strengthening of the field by soft magnetic core materials.
In dem Beispiel der Figur wird in den oberen Anschluss der Spule 5 des Magnetpols 2 ein Gleichstrom IDC eingespeist, so dass er am unteren Anschluss wieder herausfließt. Dadurch wird ein Magnetfeld erregt, das aus der Zeichnungsebene her- aus gerichtet ist. Es schwächt damit das Magnetfeld, das durch die Permanentmagnete in Richtung in die Zeichnungsebene hinein erregt wird. In the example of the figure, a direct current I DC is fed into the upper terminal of the coil 5 of the magnetic pole 2, so that it flows out again at the lower terminal. This excites a magnetic field that is directed out of the plane of the drawing. It thus weakens the magnetic field which is excited by the permanent magnets in the direction of the plane of the drawing.
Da bei dem Magnetpol 3 die Wicklung 5 einen umgekehrten Wick- lungssinn hat, fließt der Gleichstrom IDC in dem unteren Anschluss in die Spule und in dem oberen Anschluss aus ihr her¬ aus. Der Strom fließt also im Uhrzeigersinn und erregt damit ein Magnetfeld, das in die Zeichnungsebene hinein gerichtet ist. Damit schwächt es ebenfalls das Magnetfeld, das durch die Permanentmagneten des Magnetpols 3 erregt wird, welches aus der Zeichnungsebene heraus gerichtet ist. Since the magnetic pole 3, the coil 5 has a coil inner inverted Wick-, the DC current I DC flowing in the lower connection in the coil and in the upper terminal from their forth ¬ from. The current thus flows in a clockwise direction, thus exciting a magnetic field which is directed into the plane of the drawing. Thus, it also weakens the magnetic field which is excited by the permanent magnets of the magnetic pole 3, which is directed out of the plane of the drawing.
Die Stromstärke des die Spulen 5 speisenden Gleichstroms wird beispielsweise über eine Steuereinrichtung gesteuert bzw. ge- regelt, die Signale von einem oder mehreren Sensoren erhält. Derartige Sensoren können beispielsweise Temperatursensoren oder Überlastsensoren sein. Ein Überlastsensor ermittelt beispielsweise ein Rütteln des Getriebes, das auftritt, wenn das Getriebe aufgrund von Überlast „durchdreht" . Ein solches „Durchdrehen" kann beispielsweise auch elektrisch am Stator registriert werden. The current intensity of the DC current supplying the coils 5 is controlled or regulated, for example, by a control device which receives signals from one or more sensors. Such sensors may be, for example, temperature sensors or overload sensors. An overload sensor detects, for example, a shaking of the transmission, which occurs when the transmission "rotates" due to overload, for example, such "spin" can also be registered electrically on the stator.
Es bestehen zahlreiche Gründe für das Ändern des Magnetfelds der Magnetpole eines magnetischen Getriebes durch Einprägen eines Gleichstroms. Beispielsweise wird ein magnetisches Ge¬ triebe bei einer Mühle eingesetzt. Werden in der Mühle unter¬ schiedlich harte Materialien gemahlen, muss das Kippmoment des Getriebes zum Schutz des Antriebsstrange entsprechend
eingestellt werden. Zur Einstellung des Kippmoments wird der Gleichstrom entsprechend justiert. There are many reasons for changing the magnetic field of the magnetic poles of a magnetic transmission by impressing a direct current. For example, a magnetic Ge ¬ gear is used in a mill. Be in the mill milled under ¬ differently hard materials, the breakdown torque of the gear to protect the drive Strange must accordingly be set. To adjust the overturning moment, the direct current is adjusted accordingly.
Ein weiterer Grund für die Änderung des Magnetfelds bei einem magnetischen Getriebe kann dessen Erwärmung sein. Durch die Erwärmung der Magnete sinkt deren Induktion, so dass durch die Erwärmung (Verluste proportional zur Drehzahl) das maxi¬ mal übertragbare Drehmoment sinkt. Diese Schwächung des Felds kann durch eine Überlagerung eines gleichsinnigen elektrisch erregten Magnetfelds kompensiert werden. Another reason for changing the magnetic field in a magnetic transmission may be its heating. Due to the heating of the magnets whose induction is lowered, so that by the heating (losses proportional to the speed) decreases the maxi ¬ times transmissible torque. This weakening of the field can be compensated by a superimposition of a same-way electrically excited magnetic field.
Darüber hinaus kann ein magnetisches Getriebe durch Überlast „durchdrehen" . Dabei entstehen starke Schwingungen, da die Magnetfelder der Läufer immer noch in voller Höhe bestehen. Die Magnetfelder werden dann durch Einprägen eines entsprechenden Stroms erfindungsgemäß bewusst geschwächt, um das Rütteln zu minimieren. In addition, a magnetic gearbox can "spin" by overload, producing strong vibrations because the magnetic fields of the rotors are still full, and the magnetic fields are then deliberately weakened by impressing a corresponding current to minimize jarring.
Ein weiterer Grund für das Ändern des Magnetfelds kann darin bestehen, nach einem Außer-Tritt-Fall das Getriebe wieder schneller zu synchronisieren. Hierzu kann das Feld kurzzeitig gestärkt werden. Another reason for changing the magnetic field may be to synchronize the transmission again faster after an out-of-step case. For this purpose, the field can be strengthened for a short time.
Des Weiteren muss bei einem Hochlauf nicht nur das Lastmo¬ ment, sondern auch das Trägheitsmoment der Läufer überwunden werden. Während des Hochlaufs kann dann das Magnetfeld ge¬ stärkt werden. Die Magnete müssen in diesem Fall nur für das Lastmoment ausgelegt werden. Furthermore, not only the Lastmo ¬ ment, but also the moment of inertia of the runners must be overcome in a run-up. During startup, the magnetic field can then be boosted . The magnets must be designed in this case only for the load torque.
Die Energie zur Speisung der Wicklung kann durch Schleifringe oder induktive Übertrager auf den Läufer übertragen werden. Denkbar ist auch der Einsatz von Motoren mit integrierter Energieübertragung auf den Läufer. The energy for feeding the winding can be transmitted to the rotor through slip rings or inductive transformers. Also conceivable is the use of motors with integrated energy transfer to the runner.
Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise die Dynamik beim Hochlauf, Außer-Tritt-Fall und der Wiedersynchronisation gegenüber bekannten magnetischen Getrieben verbessert. Dies wird durch den Einsatz einer einfach herzustellenden DC-
Wicklung erreicht. Um alle Pole gleichzeitig entweder magne¬ tisch zu stärken oder zu schwächen (natürlich nicht über den irreversiblen Punkt hinaus), werden die Wicklungen entweder gegensinnig gewickelt oder die Wicklungen werden gegensinnig bestromt.
With the invention, the dynamics during startup, out-kicking and re-synchronization over known magnetic transmissions are advantageously improved. This is achieved through the use of an easy-to-manufacture DC Winding achieved. To all poles simultaneously either to strengthen or weaken magnetic ¬ table (of course, not via the irreversible point addition) are wound, the windings either in opposite directions or the windings are energized in opposite directions.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
Polteilungpole pitch
Magnetpolmagnetic pole
Magnetpolmagnetic pole
Pollückenpole gaps
SpulenDo the washing up
Gleichstrom
direct current
Claims
1. Magnetisches Getriebe mit 1. Magnetic gear with
- einem Ständer, - a stand,
- einem ersten Läufer, der permanenterregte Magnetpole (2, 3) aufweist, und - A first rotor, the permanent magnet magnetic poles (2, 3), and
- einem zweiten Läufer, der permanenterregte Magnetpole auf¬ weist, wobei - a second rotor, the permanent-magnet magnetic poles ¬ has, wherein
- die Läufer mit dem Ständer magnetisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass - The runners are magnetically coupled to the stator, characterized in that
- um jeden der Magnetpole (2, 3) des ersten Läufers je eine Spule (5) gewickelt ist, - a coil (5) is wound around each of the magnetic poles (2, 3) of the first rotor,
- die Spulen der Magnetpole entsprechend einer ersten Rei¬ henschaltung in Serie geschaltet sind, und - The coils of the magnetic poles are connected in series according to a first Rei ¬ henschaltung, and
- die erste Reihenschaltung der Spulen mit Gleichstrom (IDc) versorgbar ist, um den magnetischen Fluss durch die Magnetpole des ersten Läufers gegenüber dem stromlosen Zustand zu ändern. - The first series connection of the coils with DC (I D c) can be supplied to change the magnetic flux through the magnetic poles of the first rotor with respect to the de-energized state.
2. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1, wobei um jeden der Magnetpole des zweiten Läufers je eine Spule gewickelt ist, die Spulen der Magnetpole entsprechend einer zweiten Reihenschaltung in Serie geschaltet sind, und die zweite Serien¬ schaltung der Spulen mit Gleichstrom versorgbar ist, um den magnetischen Fluss durch die Magnetpole des zweiten Läufers gegenüber dem stromlosen Zustand zu ändern. 2. A magnetic transmission according to claim 1, wherein each wound around a coil of each of the magnetic poles of the second rotor, the coils of the magnetic poles are connected in series according to a second series circuit, and the second series ¬ circuit of the coils can be supplied with DC to the magnetic flux through the magnetic poles of the second rotor with respect to the de-energized state to change.
3. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wickelrichtung jeder Spule (5) von der Magnetisierungsrich- tung der Permanentmagnete des jeweiligen Magnetpols (2, 3) abhängt . 3. A magnetic gear according to claim 1 or 2, wherein the winding direction of each coil (5) depends on the direction of magnetization of the permanent magnets of the respective magnetic pole (2, 3).
4. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 3, wobei benachbarte Magnetpole (2, 3) durch Permanentmagnete entgegengesetzt mag- netisiert sind und daher Spulen (5) mit zueinander entgegengesetzter Wickelrichtung aufweisen. 4. A magnetic transmission according to claim 3, wherein adjacent magnetic poles (2, 3) are magnetized by permanent magnets opposite and therefore have coils (5) with mutually opposite winding direction.
5. Magnetisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Magnetpole (2, 3) einen weichmagne¬ tischen Kern aufweist. 5. Magnetic gear according to one of the preceding claims, wherein each of the magnetic poles (2, 3) has a weichmagne ¬ tables core.
6. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 5, wobei die Magnetpo¬ le (2, 3) des ersten Läufers segmentartig auf einer weichmag¬ netischen Scheibe angeordnet sind, und in den Pollücken (4) Nuten gebildet sind, in die die Spulen (5) eingelegt sind. 6. A magnetic transmission according to claim 5, wherein the Magnetpo ¬ le (2, 3) of the first rotor are arranged in segments on a weichmag ¬ genetic disc, and in the pole gaps (4) grooves are formed, in which the coils (5) inserted are.
7. Magnetisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Temperatursensor, der ein Temperatursignal ausgibt, und eine erste Steuereinrichtung zum Steuern des Gleichstroms durch die Spulen in Abhängigkeit von dem Tempe¬ ratursignal aufweist. 7. A magnetic transmission according to one of the preceding claims, which has a temperature sensor which outputs a temperature signal, and a first control device for controlling the direct current through the coils in dependence on the Tempe ¬ ratursignal.
8. Magnetisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Überlastsensor, der ein Überlastsignal ausgibt, und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern des Gleichstroms durch die Spulen in Abhängigkeit von dem Über- lastsignal aufweist. 8. A magnetic transmission according to one of the preceding claims, comprising an overload sensor which outputs an overload signal, and a second control means for controlling the direct current through the coils in response to the overload signal.
9. Magnetisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine dritte Steuereinrichtung aufweist, mit der der Gleichstrom so durch die Spulen steuerbar ist, dass wäh- rend einer vorgegebenen Anlaufphase des jeweiligen Läufers der magnetische Fluss durch die Magnetpole (2, 3) gegenüber dem stromlosen Zustand gestärkt wird. 9. A magnetic transmission according to one of the preceding claims, which has a third control device with which the direct current is controlled by the coils, that during a predetermined start-up phase of the respective rotor, the magnetic flux through the magnetic poles (2, 3) relative to the energized state is strengthened.
10. Verfahren zum Betreiben eines magnetischen Getriebes, das einen Ständer, einen ersten Läufer, der permanenterregte Magnetpole aufweist, und einen zweiten Läufer besitzt, der per¬ manenterregte Magnetpole aufweist, wobei die Läufer mit dem Ständer magnetisch gekoppelt sind, 10. A method of operating a magnetic transmission having a stator, a first rotor, the permanent-magnet magnetic poles, and has a second rotor having per ¬ manenterregte magnetic poles, said armature being magnetically coupled to the stator,
gekennzeichnet durch marked by
- Bereitstellen je einer Spule (5) um jeden der Magnetpole- Providing a respective coil (5) around each of the magnetic poles
(2, 3) des ersten Läufers, wobei die Spulen der Magnetpole entsprechend einer ersten Reihenschaltung in Serie geschaltet sind, und - Versorgen der ersten Reihenschaltung der Spulen (5) mit Gleichstrom (IBC) , um den magnetischen Fluss durch die Mag¬ netpole des ersten Läufers gegenüber dem stromlosen Zustand zu ändern. (2, 3) of the first rotor, wherein the coils of the magnetic poles are connected in series according to a first series circuit, and - Supplying the first series connection of the coils (5) with direct current (IBC) to change the magnetic flux through the Mag ¬ netpole of the first rotor with respect to the de-energized state.
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