DE1048630B - Wirbelstrombremse mit durch Unterteilung vergrößertem Wirbelstromkörper - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bekanntlich wird bei Leitern starken Querschnitts, die von'Wechselstrom durchflossen werden, insbesondere, wenn der Leiter aus einem magnetisierbarer Werkstoff besteht, nur die Oberfläche des Leiters vom Strom durchflösse», während der massive innere Teil durch verschwindenden Strom und verschwindendes Magnetfeld gekennzeichnet ist. Ähnliche Verdrängungserscheinungen treten bei magnetisierbarer! Leistern auf, welche keine Wechselströme, sondern magnetische Wechselfelder führen. Die Wirbelstromverluste hängen nicht von der Gesamtmasse ab, d.h. von dem Gesamtquerschnitt des Metalleiters, sondern nur von der Oberfläche desselben, welche zu den Kraftlinien parallel ist. Nur eine Umfangsschicht führt die Kraftlinien wie die Wirbelströme, während'der innere Teil eines derartigen Leiters vollständig von diesen frei ist. Die magnetisierbaren Teileder bekannten mit. Wirbel strömen arbeitenden Maschinen, insbesondere die beweglichen Teile von Bremsen oder Kupplungen, werden aus obigen Gründen in magnetischer, elektrischer und auch in massemäßiger Hinsicht schlecht ausgenutzt. Letzteres gilt' insbesondere für eine Ausführungsform, die bei. einer Wirbelstrombremse bekanntgeworden ist (britische Patentschrift 730 764), bei der die zu den Kraftlinien des Magnetfeldes parallele Oberfläche des magnetischen Körpers · durch Unterteilung der Masse und Auseinanderziehung der Einzelteile dieses Körpers vergrößert ist, wobei auch diese Teile ihrerseits zu den Kraftlinien parallele Oberflächen haben. Bei dieser bekannten Ausführungs.-form besitzen nämlich die erwähnten Rotorbauteile eine Dicke, die weit größer ist als das Doppelte der Eindringtiefe -des elektrischen bzw. magnetischen Feldes, so daß die Wirkung gegenüber einem massiven Rotor wesentlich verbessert ist. Tatsächlich ist die bekannte Rotorausbildung auch nicht zur Beseitigung der eingangs erwähnten Nachteile geschaffen worden, sondern lediglich, um die Kühlfläche zu vergrößern. Bei, einer anderen bekannten Ausführungsform einer Wirbelstrombremse (französische Patentschrift . 1 012 502) ist der Rotor praktisch aus Scheiben gebildet. Deren Dicke ist jedoch ebenfalls beträchlich größer, als es. für die auftretenden · Frequenzen der Eindringtiefe entspricht. Außerdem hat eine derartige Ausführungsform eines Rotors eine nachteilige Wirbelstromverteilung und liegen die Lochscheiben nicht zu den Ebenen der Kraftlinien des induzierenden Fcl^ des parallel. Es ist zwar im einzelnen (deutsche Patentv schrift 661 026) bei Wirbelstrombreinsen auch bekannt, den die Wirbelströme führenden Körper durch· einen Umdrehungskörper zu. bilden, der mit Riefen versehen ist. Bei dieser bekannten Ausfuhrungsform hat man. jedoch auf die eingangs geschilderten Verhältnisse überhaupt keine Rücksicht genommen und

Wirbelstrombremse mit durch Unterteilung vergrößertem Wirbelstromkörper

Anmelder:
ArmandZouckermann_fParis

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. H. Idel₁ Patentanwalt, Es6en, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität: Frankreidi vom 31. Oktober. 28. November 1955, 29. Februar und 6. Oktober 1956

Armand Zouckermann₁ Paris, ist als Erfinder genannt worden

die Anordnung der Riefen sogar so getroffen, daß dadurch eine erhebliche Vergrößerung der Länge der Stromkreise der Wirbeilströme eintritt, was nachteilig ist.

Die Erflndung hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft eine Wirbelstrombremse mit durch Unterteilung vergrößertem Wirbelstromkörper 30. und ist gekennzeichnet durch die. Kombination der folgenden Merkmale:

a) Der Wirbelstromkörper ist durch den magnetischen Kraftlinien parallele Flächen unterteilt, und diese Flächen sind gegebenenfalls durch ihrerseits diesen Kraftlinieri parallele Flächen aufweisende Vorsprünge vergrößert.

b) Die Querabmessungen der unterteilten Bauteile ν und der Vorsprünge entsprechen etwa der doppe'lr ten Eindringtiefe der Wirbelströme, d. h. einer Tiefe, für welche das magnetische Feld und der Strom insgesamt als gleichförmig mit dem Höchstwert auf der Außenfläche des Wirbelstromkörpers angenommen- sind.

Im einzelnen läßt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen* beispielsweise auch so, daß liei einem durch radialaiigeordnete induzierende Pole

. erzeugten Feld der Wirbelstromkörper durch getrennte, voneinander entfernte Lochscheiben gebildet wird, die den Ebenen der Kraftlinien des induzierenden Feldes parallel, liegen, wobei deren Dicke dem . Doppelten der Eindringticfc entspricht.

Die Erfindung betrifft ferner einen. Rotor, welcher die Form einer einen, hetcropolaren Stator umgeben-

den Trommel hat und im wesentlichen aus einander benachbarten parallelen Scheiben aus mägnetisierbarem Werkstoff besteht, welche durch offene Zwischenräume voneinander getrennt sind und seitliche frei· Liegende geriefte Oberflächen aufweisen, welche vorzugsweise mit einem Werkstoff mit geringem elektrischem Widerstand überzogen sind, wobei zwischen diesen Scheiben Flügel zur Beschleunigung des Umlaufs der Kühlluft vorgesehen sind.

Bei. Bildung dieser Oberflächenschicht durch einen Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit kann dk Stärke der Wirbelströme trotz der scheinbaren Vergrößerung der Länge dieser Stromkreise durch die Riefen noch vergrößert werden.

Die so ausgebildeten Apparate haben sehr hohe BremsJeistuiigeii, welche auch bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten erhalten bleiben.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen zum Vergleich die Oberflächen eines unterteilten und eines massiven Leiters;

Fig. 3 zeigt in einer geschnittenen Teilansicht die Anordnung eines Bremsrotors in einem homopolaren Stator;

Eig. 4 zeigt in einer Teilansicht das Profil der Felge des Rotors;

jFig. 5, 6 und 7 zeigen im Schnitt verschiedene Formen von Felgen;

j Fig. 8 zeigt in. einer im Profil gesehenen Teil ansicht dje Anordnung der festen Pole und eines heteropolaren Bremsrotors;

j Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8;

. Fig. 10 ist eine teilweise Abwicklung einer derartigen Felge im Schnitt längs der Linie X-X der Fig. 9;

Fig. 11 zeigt die Anordnung eines aus einer einzigen Scheibe bestehenden Rotors z\vischen zwei, gezahnten Polen eines, heteropolaren Stators;

Fig. 12 zeigt im Schnitt eine andere Ausführungsform des umlaufenden Kranzes einer derartigen Scheibe oder auch den Querschnitt einer einem seitlichen heteropolaren Stator zugeordneten Lochscheibe;

Fig. 13 zeigt schematisch im Schnitt den umlaufenden Teil eines zwischen zwei Polreihen eines heteropolaren Stators liegenden Rotors;
• Fig. 14 zeigt schematisch die Verteilung der Kraftlinien des, Magnetfeldes in einem ringförmigen Rotorteil ;

Fig. 15 i,st ein· der Fig. 1 entsprechender Grundriß; Fig. 16 ist ein radialer Schnitt eines ringförmigen Teils;

Fig. 17 zeigt in einem theoretischen Schnitt die Eindringtiefe bei einer gerieften Lochscheibe;

Fig. 18 i&t ein Längsschnitt eines umhüllten ringförmigen Teils;

. Fig. 19 is-tein Schnitt längs der gebrochenen Linie XIX-XIXder Fig. 18;

Fig. 20 zeigt -eine Abwandlung der Fig. 19;

Fig. 21 ist eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform in größerem Maßstab;

Fig. 22 ist eine radial geschnittene Teilansicht einer elektromagnetischen Bremse;

Fig. 23 zeigt in einer geschnittenen Teilansichteinen ringförmigen Teil an der Stelk seiner Befestigung;

Fig. 24 ist eine geschnittene Teilansicht einer anderen Ausführungsform.

Wenn man annimmt, daß vier parallele Ringe oder Lochscheiben mit Rcchteckquerschnitt 1 von. Wechselstrom durchflossen werden, wie in Fig. 1 sichtbar, <ve.rden Jiur die Oberflächenzonen 2 von Strom durch-

flössen. Wenn jetzt die vier Lochscheiben bis zur Be· rührung einander genähert werden, wird der von Strom durchflossene Nutzquerschnitt der Umfangszone3 wesentlich kleiner als die Summe der Nutzquerschnitte 2. Hieraus ergibt sich, daß der tatsächliche Widerstand bei getrennten Ringen kleiner als bei miteinander sich berührenden Ringen ist. Bei einer Frequenz von 50 Hz ist in. Stahl, der tatsächliche Widerstand ein Drittel des für die einander sich berührenden Teile erhaltenen. Für den gleichen transportierten Strom sind somit die Verluste und die erreichte Temperatur kleiner bei getrennten Ringen. Die Zahl der Lochscheiben ist natürlich nkht auf vier beschränkt. Diese Ergebnisse sind wohlbekannt, und man erhält entsprechende Erscheinungen, wenn der die Ringe bildende Werkstoff ein magnetisierbarer Stoff ist und die Ringe in der Längsrichtung verlaufende magnetische Wechselfelder führen. Die Wirbelstromverluste hän-

ao gen nämlich nicht mehr von der Gesamtmasse oder dem Gesamtquerschnitt des Metalls ab, sondern von den zu den Kraftlinien parallelen Oberflächen der Metallmassen. Nur die Oberflächenschichten 2 führen die Kraftlinien wie die Wirbelströme, während die inneren Teile vollständig von diesen frei sind.

Der tatsächlichemagnetische Widerstand einer Ringanordnung ist erheblich kleiner, wenn die Ringe getrennt sind, so daß es möglich ist, bei der gleichen Anzahl von induzierenden Amperewindungen durch getrennte Lochscheiben einen größeren; Fluß zu schicken als durch den in Fig. 2 dargestellten einzigen Querschnitt gleichen Wertes oder auch einen größeren maximalen Fluß bei Erhöhung der Ampe^vindungen. Die Wirbelstromverluste, welche sich mit einer hohen Potenz des Flusses- (je nach den Bedingungen mit der dritten oder vierten Potenz) ändern, können daher erheblich vergrößert werden, was bei Wirbelstrombremsen, oder -kupplungen ein wertvoller Vorteil ist. Die Unterteilung eines Rotors in getrennte Lochscheiben mit genügender Entfernung der Einzelteile bietet somit grundsätzlich in einem derartigen Gerät einen ernsthaften Vorteil gegenüber einem massiven Rotor, wobei diese Lochscheiben in Parallelschaltung radial von außen oder von. innen mittels eines Generators von Magnetfeldern mit abwechselnden aufeinanderfolgenden Polen gespeist werden. Der Abstand zwischen den Lochscheiben muß so groß sein, daß jede. Lochscheibe in magnetischer Hinsicht so arbeitet, als wenn sie praktisch isoliert und allein, vorhanden wäre.

Für mittlere Induktionen beträgt der Abstand größenordnungsmäßig 3 bis 6 mm.

Die Vergrößerung der Oberfläche parallel zu den Kraftlinien des· Magnetfeldes bei einem von Wirbelströmen, durchflossenen magnetisierbaren Teiil kann je nach der Art des induzierenden Systems auf verschiedene Weise vorgenommen werden.

Die Eindringtiefe der Wirbelströme oder des magnetischen Flusses in einen derartigen magnetischen Teil kann nämlich bequem in Abhängigkeit von den

6c elektrischen und magnetischen Kenngrößen des betreffenden Werkstoffs gemäß der Frequenz des Wechselfeldes berechnet werden.

Diese Eindringtiefe stellt die Tiefe dar, über welche das gesamte Magnetfeld und der gesamte Strom als gleichmäßig verteilt mit dem Wert angenommen sind, welchen sie auf der Außenfläche besitzen, und welcher der Höchstwert ist. Die auf diese Weise berechnete Eindringtiefc gestattet auch die Berechnung des Flusses aus dem Höchstwert der Induktion, wobei der

Durchtri Usau^r^Hrn ίο Λ*·<· ""-->- ' ¹

Produkt aus dieser Eindringtiefe und -der Umiangslänge der zu den Kraftlinien parallelen Fläche ist, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt.

Da man zur Erhöhung dieses Flusses bei einem gegebenen Metall und einer gegebenen Frequenz nicht die Eindringtiefe beeinflussen¹ kann, welche konstant ist, muß man die Umfangslänge der zu den. Kraftlinien parallelen Oberfläche beeinflussen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß entweder der leitende und' magnetisierbare Teil unterteilt wird, wobei die Teilstücke in der obigen Weise voneinander entfernt werden, oder daß an diesem Teil Rauhigkeiten oder Vorsprünge geschaffen werden, deren Abmessungen wenigstens gleich der Eindringtiefe sind.

Wie man in Fig. 3 sieht, ist der homopolare Stator4 mit Zähnen 5 einem trommelförmigen Rotor 6 zugeordnet, welcher an verschiedenen Stellen durch radiale Arme 7 oder durch eine volle Scheibe aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff gehalten wird. Die kreisförmigen Flächen 8 und 9 der Trommel 6 sind mit Vorsprüngen versehen, z. B. radialen Zähnen 10. Derartige Zähne können einander gegenüberliegen, wie in Fig. 5 gezeigt. Fig. 6 zeigt Zähne 11, welche so angeordnet sind, daß die Dicke der Trommel 6a konstant bleibt, was sowohl für die Konstanz des den. Ring durchdringen Flusses als auch für die Unterdrückung der Erzeugung von Störwirbelströnien in den gegenüberlie¹-genden Flächen der festen Zähne 5, welche nicht wirksam gekühlt werden können, und schließlich zur Vermeidung einer Sirenemvirkung des Rotors in dem Stator vorteilhaft ist. Anstatt aus einem Stück zu bestehen, kann der Kranz 6 durch die Vereinigung von zwei Lochscheiben 6 b und 6 c gebildet werden, wie in Fig. 7 gezeigt, oder auch durch eine noch größere Zailil von Lochscheiben, welche einander gegenüberliegende Zähne besitzen. Man erhält so eine Vergrößerung der Umfangslänge der zu den Kraftlinien parallelen Oberflächen, was sowohl hinsichtlich der elektromagnetischen \^orgänge als auch hinsichtlich der Wärmeabfuhr in die Umgebung günstig ist.

Bei einem heteropolaren Apparat der in Fig. 8 dargestellten Art, dessen induzierendes System durch verschachtelte Pole 12, 13 abwechselnder Polaritäten gebildet wird und der mit einem zylindrischen, die Pole umgebenden Rotor 14 aus einem einzigen Stück oder aus mehreren parallelen Lochscheiben versehen ist, verläuft das Feld jeder Lochscheibe zunächst radial, wie bei 15 durch die Pfeile angegeben, und hierauf in der Umfangsrichtung, wie bei 16 angegeben. Zur Vergrößerung der Umfangslänge der zu den Kraftlinien in jeder Zone parallelen Flächen weist der Rotor oder jeder Teil eines derartigen Rotors radiale Riefen 17 über eine gewisse Höhe in der Nähe des Luftspaltes 18 auf, während der äußere Teil des Rotors in der Richtung des Umfangs verlaufende Riefen 19 aufweist. Auf diese Weise sind die Riefen so angeordnet, daß sie die zu den Kraftlinien parallelen Oberflächen vergrößern, indem sie diesen Linien angenähert folgen.

In diesem Fall haben die radialen Riefen eine kräftige Lüftungswirkung, wenn sie genügend tief sind, wobei diese Riefen übrigens für eine billige Herstellung durch Pressen günstig sind.

In einen heteropolaren Apparat der in Fig. 11 dargestellten Art wird der Rotor durch eine oder mehrere Scheiben gebildet, welche sich vor den festen induzierenden Polen drehen, welche nacheinander entgegengesetzte Polarität haben, und die Kraftliniien in diesen Scheiben verlaufen auf dem größten Teil ihres Weges auf zu der Drehachse konzentrischen Kreisen. Zur Vergrößerung der Umfangslänge braucht man nur in

einer Scheibe 20 breite kreisförmige Riefen 21 anzubringen. Diese Riefen 21 können mit in· den Pol flächen der Pole 23 vorgesehenen Riefen 22 kombiniert werden. In Fig. 11 ist eine Scheibe dargestellt, welche zwischen zwei symmetrischen Polreihen 23 und 23 a liegt, es ist jedoch klar, daß die Scheibe auch mit einer nur auf einer Seite liegenden Reihe von Polen zusammenarbeiten könnte.
Zur Berücksichtigung der Wärmedehnung der Schei1)e

ίο 20 während des Arbeitens werden bei jeder der zusammenarbeitenden Riefen und Nuten die äußeren zylindrischen Luftspalte 24 breiter als die inneren zylindrischen Luftspalte 25 gemacht. Der. Wert des magnetischen Widerstandes des Luftspalts im allgemeinen wird übrigens hierdurch infolge der Vergrößerung der Oberfläche durch die Riefen, wodurch die Oberfläche etwa verdoppelt wird, nicht merklich vergrößert.

Wie in Fig. 12 gezeigt, sieht man bei dem Zusammenarbeiten einer Scheibe oder einer Scheibenfelge 26 mit einer Reihe von auf einer einzigen Seite liegenden. Polen auf der in magnetischer Hinsicht arbeitenden Fläche Rief en 27 mit großen Abmessungen vor,-welche erheblich größer als die Eindringtiefe sind und deren thermische Wirkung verhältnismäßig kleiner als die von erheblich kleineren Riefen 28 ist, welche auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen sind und ohne Nachteil kleiner sein können, da sie in magnetischer Hinsicht keine Rolle spielen.

Fig. 13 zeigt eine andere Ausführung einer Scheibenfeige, welche mit Reihen von Polen kombiniert ist, welche einander paarweise gegenüberliegen und fortschreitend abwechselnde Polaritäten haben, wie dies auch bei Fig. 11 der Fall war. Im vorliegenden Fall sind die Polflächen der Pole 29 und 29 α glatt. Die umläufende Felge ist in drei Scheiben 30, 31, 32 unterteilt, welche gleichachsig übereinander! iegen und wachsende Durchmesser haben. Die Enden einer jeden Scheibe haben eine wellenförmige Ausbildung 33 und 33a, welche z.B. der welligen Ausbildung 17 entspricht, während der mittlere. Teil einer jeden Scheibe mit kreisförmigen Riefen 34 versehen ist. Es können in einer Flucht liegende oder gegeneinander versetzte Durchlässe 35 zur Verbesserung der Kühlung durch Ausübung einer Fliehkraftwirkung auf die Luft vorgesehen werden. Dieser Fall entspricht dem der Fig. 8 mit Ausnahme der Anordnung der induzierenden Pole und des Vorhandenseins von Belüftungslöchern.

Die Vergrößerung des Umfangs der zu den Kraft. linien parallelen Oberfläche des Wirbelströme führenden Körpers, z. B. bei einer Kupplung und insbesondere bei einer Bremse, bietet bei allen Apparatebauarten einen weiteren besonders wertvollen Vorteil: Da der gleiche Fluß durch einen kleineren Ge&amtquerschnitt treten kann, ergibt sich die Möglichkeit der Verkleinerung des Trägheitsmoments eines Rotors bei gleichem Fluß, d. h. bei gleichem Moment.

Wie man in Fig. 14 und 15 sieht, werden zwei aufeinanderfolgende Pole 41 und 42 eines heteropolaren Stators, d. h. eines Stators, an dessen Umfang abwechselnd Pole entgegengesetzter Polarität aufeinanderfolgen, von einem Rotor 43 umgeben, welcher z. B. durch die Vereinigung von Ringen hergestellt ist von denen nur ein einziger dargestellt ist. Dieser Ring 43 hat z.B. in radialer Richtung einen etwa dreiekkigen Querschnitt, um bei· gleicher Masse eine genügend große Fläche gegenüber den Polflächen 45 und 46 der aufeinanderfolgenden Pole aufzuweisen. Diedie Pole 41 und 42 innerhalb des Ringes 43 miteinander verbindenden magnetischen Kraftlinien 47 haben auf einem großen Teil ihres Weges einen konzentrischen

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kreisförmigen Verlauf, welcher durch Verbindungs- duzierten Ströme zusammenfällt, welche dann sehi stücke geschlossen wird, welche senkrecht zu der hohe Stromstärken erreichen. Der Überzug 48 aus gut Fläche 44 in der Nähe derselben und in der Zone lie- leitendem Metall kann so dank der Löcher 52, welch< gen, welche, wie oben erwähnt, den Polflächen 45 und in geeigneter Weise mit dem gleichen gut leitender 46 gegenüberliegt. 5 Werkstoff ausgefüllt sind, mit Leitern- kombinierl

Beim Übergang von einem Pol· 41 zu dem nächsten werden, welche in diesen Löchern 52 enthalten sine Pol 42 hat der magnetische Fluß an jeder Stelle des und zur Verkürzung der von den induzierten Strömen Ringes 43 seine Richtung gewechselt, und die in dem durchlaufenen Wege beitragen, wodurch der Wider-Ring 43 induzierten Ströme sind Ringströme, d. h., stand dieser Wege verringert und die Stromstärke dei sie sind amUnifang eines jeden Abschnitts der Scheibe io Ströme erhöht wird, wodurch schließlich der Wert des 43 längs dem Umfang derselben in der Querrichtung Bremsmoments vergrößert wird, lokalisiert. Die Stärke der Ringströme in einem Strei- Um zu vermeide», daß die in den in den Löchern 52 fen, dessen Breite gleich der Einheit ist, ist unmittel- enthaltenen Leitern induzierten Ströme in Phase sind bar an die Zahl der Amperewindungen gebunden, und sich gegenseitig aufheben, was zur Folge hätte, welche auf die gleiche Einheitsbreite des Umfangs 15 daß diese Leiterabschnitte nicht zur Herstellung der dieser Scheibe entfallen. Diese Stromstärke ist fast Schlicßungskreise der induzierten Ströme und somit gleich der Zahl dieser induzierenden Amperewindun- zur Vergrößerung des widerstehenden Moments beigen, wenn die Dicke einer Scheibe größer als das tragen, ist es zweckmäßig, daß die verschiedenen Loch-Doppelte der Eindringtiefe ist. reihen 52 gegeneinander versetzt sind, z.B. radial in

Bei einer derartigen Ausbildung eines Bremsrotors ao der Bewegungsrichtung (Fig. 18). mit Hilfe von getrennten Ringen, deren jeder in einer Die Ausbildung der Riefen 50 erfolgt sowohl in zu der Drehachse senkrechten Ebene liegt, ist es mög- thermischer als auch in magnetischer Hinsicht, lieh, die. dem Durchtritt des Flusses dargebotenen Die Riefen spielen nämlich eine erhebliche thcr-Hautabschnitte zu vergrößern und bei gleichem spezi- mische Rolle, da sie eine Vergrößerung der Wärmefischem Widerstand der benutzten Werkstoffe be- 25 austauschfläche und in noch größerem Maße eine Erträchtlich die Stärke der ringförmigen Wirbelströme höhung des Wirkungsgrades des Austausches durch und somit das Bremsmoment zu vergrößern, welches Schaifung von heftigen. Wirbe.lbe\vegungen. in der einer hohen Potenz des Flusses proportional, ist. Strömung der Kühlluftfäden gestatten.

•feder Ring kann auf den betreffenden Oberflächen In magnetischer Hinsicht vergrößern sie außerdem

m}t Riefen versehen sein. Wie man in Fig. 17 sieht, 30 den Querumfang der Scheiben oder ihre Dicke in einer ist die Eindringtiefe der Wirbelströme auf die Zone zu den Kraftlinien parallelen Richtung. Hierdurch .43c begrenzt, wobei die Riefen gleichzeitig eine wird bei gegebener Eindringtiefe der Durchtrittsquerelektromagnetische Wirkung haben, welche zur Ver- schnitt des magnetischen Flusses, d. h. das Produkt größerung der Bremsleistung beitragen. aus dem Ouerumfang und der Eindringtiefe, stark

Zur weiteren Vergrößerung dieser Leistung, d. h. 35 vergrößert, vorausgesetzt, daß die Facetten dieser zur entsprechenden Vergrößerung der Stärke der Riefen Abmessungen haben, welche wenigstens gleich Wirbelströme, kann jeder Ring 43 auf seiner gesamten der Eindringtiefe selbst sind oder wenigstens die Oberfläche oder einem Teil derselben mit einer Schicht gleiche Größenordnung haben (Fig. 17). Das wideraus einem WerkstorT mit guter elektrischer Leitfähig- stehende Moment ändert sich sehr schnell in Abkeit, wie Kupfer oder Aluminium, überzogen werden. 40 hängigkeit von dem magnetischen Fluß (die d>ie zwei

Dieser Überzug kann sich auf den gesamten Um- Größen miteinander verbindende Funktion ist wenigfang einer jeden Scheibe erstrecken oder nur auf einen stens von drittem Grade), und man stellt fest, daß die Teil dieses Umfangs. Infolgedes ringförmigen Ver- Riefen den Durchtritt eines erheblich größeren Flusses laufs der umlaufenden Ströme ist es zweckmäßig, daß gestatten, was eine erhebliche Vergrößerung des Werdie langen Seiten, d. h. die Seitenfläche einer jeden 45 tes des Bremsmoments ergibt, trotz der scheinbaren Scheibe, mit dem gut' leitenden Werkstoff überzogen Vergrößerung des Widerstands des durchlaufenen werden, während die Seite 44 infolge der Kleinheit Weges durch Vergrößerung seiner Länge, da ja diese des Luftspalts ohne Überzug bleiben kann. . Widerstandszunahme nur linear von der Vergröße-

Wie man in Fig. 18 und 19 sieht, erhält die Scheibe rung der Länge abhängt. Bei einer Eindringtiefe von 43c einen Überzug 48. Die frei liegende seitliche so z. B. etwa 2,5 mm kann man bei gewöhnlichem Stahl Oberfläche 49 einer jeden Seite der Scheibe 43 c ist und emer Frequenz von 100 einen erheblichen Gewinn mit Riefen 50 versehen, welche mittels eines Werk- bei dieser Frequenz und einen noch größeren bei höhezcugs hergestellt oder beim Gießen an dem Überzug ren Frequenzen erwarten, vorausgesetzt, daß die. Breite ' iil Ιοί η (Fig. 19) erzeugt werden oder dadurch her- der Facetten der Riefen wenigstens 2 mm beträgt, gestellt werden, daß die entsprechende Seite des die 55 Die Belüftung der so gebildeten Scheiben, welche Scheibe 43 b bildenden magnetisierbaren Werkstoffs mit einer besser leitenden Schicht als der sie bildende mit Riefen 51 (Fig. 20) versehen wird, so daß der magnetisierbare Werkstoff überzogen sind oder nicht, Überzug 48 b außen eine entsprechende geriefte Form kann auf verschiedene Weise erfolgen, insbesondere annimmt. Man kann auch Riefen mit großen Ab- mit Hilfe von Flügeln 54, wie in Fig. 22 und 23 dariiicssungen in der Oberfläche des magnetisierbaren 60 gestellt. In Fig. 22 sönd die gerieften, mit Flügeln verWerkstoffs 43 d beibehalten und feine Riefen, auf der sehencn Scheiben 43 an der vollen Schei1)e 55 eines Oberfläche der nichtmagnetisierbaren, aber gut leiten- Rotors mit Hilfe von Bolzen 56 und Zwischenstücken den Schicht 48 c vorsehen, welche eine stärkere ther- 57 befestigt, wol>ei ebene Auflageflächen 58 an der mische Wirkung haben (Fig·. 21). Oberfläche der Scheiben vorgesehen sind, gegen welche

Jede Scheibe ist vorzugsweise mit Reihen von Lö- 65 sich die Zwischenstücke 57 und die Festziehmutter 59 ehern 52 versehen, weiche auf konzentrischen Kreisen · legen. Es -ist zweckmäßig, in den Polen 60 des hetcroliegcn und radial gegeneinander versetzt sind. polaren Stators 61 mit gekreuzter Verzahnung Nuten

Unter diesen Bedingungeiii erzeugt der äußere gut 62 vorzusehen, welche die Verteilung der Kühlluft leitende Überzug einen ringförmigen Umriß mit gc- auf die Zwischenräume zwischen den Scheiben verringern Widerstand, welcher mit dem Verlauf der in- 70 bessern.

Claims (19)

1. Fig. 24 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Scheiben. 43 e starr mit einer Felge 63 vereinigt sind, jn welcher kreisbogenförmige längliche Durchlässe 64 vorgesehen sind, welche als Eintritt für die Kühlluft diene», welche von Schaufeln 64 a angesaugt und ausgeworfen wird, wobei die zwischen den aufeinanderfolgenden Durchlässen 64 bestehenbleibenden Wände nur zur Herstellung der mechanischen Festigkeit die_nen und in magnetischer Hinsicht eine vernachlässigbare Wirkung haben. ">

   Damit der magnetische Fluß eine konstante und gut verteilte Wirkung auf alle Scheiben hat, weisen- die tähne des Stators etwa rechteckige Flächen 45 und 46 auf. Bei dieser Ausbildung treten gleiche Flüsse in alle Scheiben ein. Es ist ferner zweckmäßig, daß der Uintrittsquerschnitt des Flusses, d. h. der durch die Breite der vor den Polen vorbeilaufenden Fläche 44 und durch die halbe Länge einer jeden Polfläche 45 oder 46 bestimmte Querschnitt, wenigstens gleich dem radialen Querschnitt des magnetisierbaren Werkstoffs der Scheibe ist.

   Die Ausführung eines radialen Querschnitts mit verbreiterter Basis für jede Scheibe gestattet die Vergrößerung der Polzahl des Stators, was eineErhöhung der Frequenz der induzierten Ströme und somit die 25· Vergrößerung des Brenismoments zur Folge hat, welches zu der Quadratwurzel dieser Frequenz proportional ist.

   Patentansprüche:

   Ii Wirbcletrombremse mit durch Unterteilung vergrößertem Wirbelstromkörper, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

   a) Der Wirbelstromkörper ist durch den magnetischen Kraftlinien parallele Flächen unterteilt, und diese Flächen sind gegebenenfalls durch ihrerseits diesen Kraftlinien parallele Flächen aufweisende Vorspränge vergrößert.

   b) DieQuerabmessungen der unterteilten Bauteile und der Vorsprünge entsprechen etwa der doppelten Eindringtiefe der Wirbelströme, d. h. einer Tiefe, für welche das magnetische Feld und der Strom insgesamt als gleichförmig mit dem Höchstwert auf der Außenfläche des Wirbelstromkörpers angenommen sind.
2. 2. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch radial angeordnete, induzierende Pole erzeugten Feld der Wirbelstromkörper durch getrennte, voneinander entfernte Lochscheiben aufgebaut ist unddieLochscheiben den Ebenen der Kraftlinien des induzierenden Feldes parallel liegen, wobei die Dicke der Lochscheiben dem Doppelten der Eindringtiefe entspricht.
3. 3. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dieWirbelströnie führende Körper durch wenigstens einen Umdrehungskörper gebildet wird, welcher mit Riefen versehen ist, deren· Abmessungen wenigstens gleich der Eindringtiefe sind, d. h. der Tiefe, über welche das gesamte Magnetfeld und der gesamte Strom als gleichmäßig verteilt. mit dem Höchstwert angenommen sind, welche sie an der Außenfläche des die Wirbelströme führenden Körpers haben.
4. 4. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der die Wirlx-lströme führende Körper durch einen Umdrehungskörper gebildet wird, welcher mit mehreren Riefensystemen versehen ist, deren Oberflächen entsprechend der Rieh -

   tung der Kraftlinien des induzierenden Feldes eingestellt sind (Fig. 8).
5. 5. Wirbelstrombremse nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirbel ströme führende Körper etwa geradlinige Riefen (17) in der xNFähe der induzierenden Pole (12, 13) und kreisförmige Riefen (19) in den von den induzierenden Polen weiter entfernten Teilen aufweist.
6. 6. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der die Wirbelströme führende Körper durch eine Reihe von gerieften gleichachsigen, nebeneinanderliegenden Sclieiben gebildet wird, wenn ein induzierendes axiales Feld durch radiale gleichachsige und inekianderliegende Pole erzeugt wird.
7. 7. Wirbelstrombremse nach, einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beiden Seiten gerieften Teile eine praktisch konstante Dicke haben (Fig. 6).
8. 8. Wirbelstrombremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile auf einer Seite magnetisch wirksame Riefen und auf der anderen Seite Kühlvorsprünge aufweisen (Fig. 12).
9. 9. Wirbelstrombremse nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, daß die gerieften übereinanderliegenden Ringe radiale Durchlässe für den Umlauf eines Kühlmittels aufweisen (Fig. 13).
10. 10. Wirbelstrombremse mit einem heteropolaren Stator und einem diesen Stator umgebenden trommeiförmigen Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Rotor, welcher im wesentlichen aus benachbarten parallelen Scheiben (43) besteht, welche voneinander durch freie Zwischenräume getrennt sind, wobei jede Scheibe aus einem magnetisierbaren Werkstoff besteht, wobei diese Scheiben geriefte frei liegende Seitenflächen aufweisen und vorzugsweise mit einem Werkstoff mit geringem elektrischem Widerstand überzogen sind, wobei Flügel (54) zwischen diesen Scheiben vorgesehen sind, um die zentrifugale Bewegung der Kühlluft zu beschleunigen.
11. 11. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben miteinander durch Zwischenstücke (57) vereinigt sind, welche sie mit einer Rotorwelle durch eine Scheibe oder durch Arme (55) verbinden.
12. 12. Wirbel ⁱStrombrenise nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheil>en zu einem einzigen Teil durch eine innere Trommel (63) vereinigt werden, welche reichlich durch zwischen den Scheiben mündende längliche Schlitze (64) ausgespart ist.
13. 13. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch gelochte und mit einem Werkstoff mit geringem elektrischem Widerstand überzogene Scheiben (43 a), wobei dieser Ül)erzugswerkstoff (48) in die Löcher (52) eintritt und die beiden Seiten des Überzugs miteinander vereinigt, um eine mechanische Verbindung und Querlei.tcr für die induzierlen Ströme zu bilden.
14. 14. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Scheiben mit glatter Seitenfläche, welche mit einem Werkstoff mit geringem elektrischem Widerstand überzogen sind, dessen Außenfläche mit tiefen Riefen versehen ist (Fig. 19).
15. 15. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Scheiben mit mit tiefen Riefen versehener Seitenfläche, welche mit einemÜbcrzug mit geringem elektrischem Widerstand überzogen

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    sind, dessen· sichtbare Fläche ebenfalls gerieft ist (Fig. 20).
16. 16. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Stator mit verschachtelten Polen, bei welchem die Polköpfe eine konstante Breite haben (Fig. 15).
17. 17. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Scheiben, deren den Polen des Stators gegenüberliegende Fläche eine solche Breite besitzt, daß die Eintrittsfläche des Flusses eines Pols kleiner oder höchstens gleich dem radialen Querschnitt dieser Scheibe ist.
18. 18. Wirbelstrombremse nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch mit mehreren' Lochreihen

    durchbohrte Scheiben, wobei die Löcher einer Reihe gegenüber den anderen versetzt sind, d. Ii. nicht auf dem gleichen geometrischen Halbmesser liegen (Fig. 18).
19. 19. Wirbelstrombremse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch induzierende Pole, bei welchen die Austrittsflächen des Flusses Nuten (62, Fig. 22) gegenüber den die Scheiben des Rotors voneinander trennenden Zwischenräumen aufweisen'.

    In· Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 217 086, 661 026;
    französische Patentschrift Nr. 1 012 502;
    britische Patentschrift Nr. 730 764.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    O 809 729/123 1.59