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Patent Searching and Data


Title:
MAGNETIC GEAR BOX ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/143596
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a magnetic gear box arrangement (10) having a first armature (14) which is non-rotatably connected to a first shaft (16) and comprises a first number of permanent magnets (24, 26), a second armature (18) which is non-rotatably connected to a second shaft (20) arranged in alignment with the first shaft (16) and comprises a second number of permanent magnets (30, 32) different from the first number of the first armature (14), an inductor (36) which has magnetic inductor teeth (40), which is arranged between the first and the second armature (14, 18), and relative to which the two armatures (14, 18) are rotatably arranged, and at least one adjusting device (42) which is designed to move the first armature (14) and/or the second armature (18) in the axial direction (22) of the shafts (16, 20) with respect to the inductor (36).

Inventors:
REINHARD MARKUS (DE)
WICK ALBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/055704
Publication Date:
October 03, 2013
Filing Date:
March 29, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
REINHARD MARKUS (DE)
WICK ALBERT (DE)
International Classes:
H02K49/10
Domestic Patent References:
WO2012003846A12012-01-12
WO1994028614A11994-12-08
Foreign References:
JPS6127484U1986-02-19
US6007303A1999-12-28
Other References:
S. MEZANI ET AL.: "A High-Performance Axial-Field Magnetic Gear", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 99, 2006, XP012084861, DOI: doi:10.1063/1.2158966
K. ATALLAH ET AL.: "A Novel High-Performance Magnetic Ger", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 37, no. 4, 2001, XP011033379
K. ATALLAH ET AL.: "A High-Performance Linear Magnetic Gear", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 97, 2005, XP012070043
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Magnetische Getriebeanordnung (10) mit

- einem ersten Läufer (14), der mit einer ersten Welle (16) drehfest verbunden ist und der eine erste Anzahl von Perma¬ nentmagneten (24, 26) umfasst,

- einem zweiten Läufer (18), der mit einer zur ersten Welle (16) fluchtend angeordneten zweiten Wellen (20) drehfest verbunden ist und der eine von der ersten Anzahl des ersten Läufers (14) unterschiedliche zweite Anzahl von Permanent¬ magneten (30, 32) umfasst, und

- einem Ständer (36) mit magnetischen Ständerzähnen (40), der zwischen dem ersten und dem zweiten Läufer (14, 18) angeordnet ist und zu dem die beiden Läufer (14, 18) drehbar angeordnet sind,

gekennzeichnet durch

- zumindest eine Stelleinrichtung (42), die dazu ausgebildet ist, den ersten Läufer (14) und/oder den zweiten Läufer (18) in axialer Richtung (22) der Wellen (16, 20) bezüglich des Ständers (36) zu verschieben.

2. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1, die derart ausgebildet ist, dass sich zwischen den Permanentmag¬ neten (24, 26) des ersten Läufers (14) und den Permanentmag- neten (30, 32) des zweiten Läufers (18) durch den Ständer (36) hindurch ein im Wesentlichen in axialer Richtung (22) der Wellen (16, 20) gerichteter magnetischer Fluss ergibt.

3. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1, die derart ausgebildet ist, dass sich zwischen den Permanentmag¬ neten (24, 26) des ersten Läufers (14) und den Permanentmag¬ neten (30, 32) des zweiten Läufers (18) durch den Ständer (36) hindurch ein im Wesentlichen in radialer Richtung der Wellen (16, 20) gerichteter magnetischer Fluss ergibt.

4. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Stelleinrichtung (42) ein pneumatisch oder hydraulisch betriebenes Stellelement umfasst.

5. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin¬ dest eine Stelleinrichtung (42) ein elektrisch betriebenes Stellelement umfasst.

6. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin¬ dest eine Stelleinrichtung (42) ein mechanisches Federelement umfasst .

7. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin¬ dest eine Stelleinrichtung (429 dazu ausgebildet ist, den ersten Läufer (14) und/oder den zweiten Läufer (18) bezüglich des Ständers (36) in Abhängigkeit von einer Drehzahl des ers¬ ten und/oder des zweiten Läufers (14, 18) zu verschieben.

8. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin¬ dest eine Stelleinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, den ersten Läufer (14) und/oder den zweiten Läufer (18) bezüglich des Ständers (36) in Abhängigkeit von einer Stromstärke, mit der eine die erste oder die zweite Welle (16, 20) antreibende elektrische Maschine beaufschlagt ist, zu verschieben.

9. Magnetische Getriebeanordnung (10) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magneti¬ sche Getriebeanordnung (10) eine Kopplungseinrichtung zum mechanischen Verbinden der ersten und der zweiten Welle (16, 20) umfasst. 10. Verfahren zum Betreiben einer magnetischen Getriebeanordnung (10) durch - Bereitstellen eines ersten Läufers (14), der mit einer ersten Welle (16) drehfest verbunden ist und der eine erste Anzahl von Permanentmagneten (24, 26) umfasst,

- Bereitstellen eines zweiten Läufers (18), der mit einer zur ersten Welle (16) fluchtend angeordneten zweiten Wellen

(20) drehfest verbunden ist und der eine von der ersten Anzahl des ersten Läufers (14) unterschiedliche zweite Anzahl von Permanentmagneten (30, 32) umfasst, und

- Anordnen eines Ständers (36) mit magnetischen Ständerzähnen (40) zwischen dem ersten und dem zweiten Läufer (14, 18), so dass die beiden Läufer (14) drehbar zu dem Ständer (36) angeordnet sind,

gekennzeichnet durch

- Verschieben des ersten Läufers (14) und/oder des zweiten Läufers (18) in axialer Richtung (22) der Wellen (16, 20) bezüglich des Ständers (36) mit zumindest einer Stelleinrichtung ( 42 ) .

Description:
Beschreibung

Magnetische Getriebeanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Getriebe ¬ anordnung. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer magnetischen Getriebeanordnung.

Seit einigen Jahren werden in der Literatur so genannte magnetische Getriebe beschrieben. Dabei handelt es sich wie bei mechanischen Getrieben um Aggregate, die mechanische Leis ¬ tung, die primärseitig mit einer gegebenen Drehzahl zugeführt wird, sekundärseitig mit veränderter Drehzahl bzw. verändertem Drehmoment abgeben. Durch die magnetischen Getriebe kann somit eine entsprechende Untersetzung bzw. Übersetzung wie bei mechanischen Getrieben bereitgestellt werden. Ein magnetisches Getriebe umfasst zwei Läufer, die mit Permanentmagne ¬ ten unterschiedlicher Polpaarzahl bestückt sind. Zwischen den beiden Läufern befindet sich ein feststehender Ständer, der über weichmagnetische Ständerzähne verfügt. Die Funktionswei ¬ se beruht auf dem Effekt, dass die beiden permanenterregten Magnetfelder (eines pro Läufer) durch den Ständer so moduliert werden, dass auf der jeweils gegenüberliegenden Seite des Ständers ein Magnetfeld mit veränderter Frequenz ent ¬ steht. Somit kann eine entsprechende Übersetzung bzw. Unter ¬ setzung ermöglicht werden. Ohne die Modulation der permanent ¬ erregten Magnetfelder ist keine Drehzahländerung möglich. Es entstünde nur eine magnetische Kupplung.

Bei magnetischen Getrieben kann grundsätzlich zwischen zwei Bauformen unterschieden werden. Bei einem magnetischen Getriebe mit so genannter axialer Flussführung stehen sich zwei scheibenförmige Läufer gegenüber. Zwischen den beiden Läufern befindet sich ein scheibenförmiger Stator, der über radial nach außen zeigende weichmagnetische Ständerzähne verfügt. Ein solches magnetisches Getriebe mit axialer Flussführung ist beispielsweise aus dem Artikel „A High-Performance Axial- Field Magnetic Gear" von S. Mezani et al . , veröffentlicht im Journal of Applied Physics, Vol. 99, 2006, bekannt. Darüber hinaus sind magnetische Getriebe mit einer so genannten radi ¬ alen Flussführung bzw. radialen Bauweise bekannt. Dabei sind die beiden Läufer und der Ständer jeweils hohlzylinderförmig ausgebildet. Der erste Läufer, der einen geringeren Durchmesser als der zweite Läufer aufweist, ist dabei in dem zweiten Läufer angeordnet. Zwischen den beiden Läufern befindet sich dabei der ebenfalls hohlzylinderförmige Ständer. Magnetische Getriebe mit radialer Flussführung sind beispielsweise in dem Artikel „A Novel High-Performance Magnetic Gear" von K. Atal- lah et al . , veröffentlicht in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 37, Nr. 4, 2001, oder aus dem Artikel „A High- Performance Linear Magnetic Gear" von K. Atallah et al . , veröffentlicht im Journal of Applied Physics, Vol. 97, 2005, be ¬ kannt .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einsatzbereich eines magnetischen Getriebes der eingangs genannten Art auf einfache Weise zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine magnetische Ge ¬ triebeanordnung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .

Die erfindungsgemäße magnetische Getriebeanordnung umfasst einen ersten Läufer, der mit einer ersten Welle drehfest verbunden ist und der eine erste Anzahl von Permanentmagneten umfasst, einen zweiten Läufer, der mit einer zur ersten Welle fluchtend angeordneten zweiten Welle drehfest verbunden ist, und der eine von der ersten Anzahl des ersten Läufers unterschiedliche Anzahl von Permanentmagneten umfasst, einen Ständer mit magnetischen Ständerzähnen, der zwischen dem ersten und dem zweiten Läufer angeordnet ist und zu dem beide Läufer drehbar angeordnet sind und zumindest eine Stelleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den ersten Läufer und/oder den Zweitläufer in axialer Richtung der Wellen bezüglich des Ständers zu verschieben.

Mit der Stelleinrichtung wird es ermöglicht, den Luftspalt zwischen zumindest einem der Läufer und dem Ständer zu verän dern. Die magnetische Induktion im Luftspalt ist ein direkte Maß für das maximal übertragbare Drehmoment. Die Induktion ist abhängig von Geometriedaten und dem Materialparametern der weichmagnetischen Materialen (Permeabilität) und der hartmagnetischen Permanentmagnete (Remanenzinduktion) . Diese Materialparameter können während des Betriebs des magneti ¬ schen Getriebes nicht verändert werden. Auch die geometri ¬ schen Abmessungen der Läufer und des Ständers sind nach der Fertigung festgelegt.

Die Stelleinrichtung ermöglicht es, einen oder beide Läufer in axialer Richtung zu dem Ständer hin oder von dem Ständer wegzubewegen. Wenn der Luftspalt zwischen einem Läufer und dem Ständer verringert wird, kann ein größeres Drehmoment übertragen werden. Gleichzeitig entstehen hier höhere Verlus te . Wird der Luftspalt zwischen dem Ständer und einem Läufer vergrößert, kann ein geringeres Drehmoment übertragen werden Gleichzeitig verringern sich die Verluste. Die Verschiebung zumindest eines Läufers lässt sich auf verschiedene Weisen realisieren. Zum einen kann der zumindest eine Läufer zusammen mit der Welle bewegt werden. Dabei können gegebenenfalls alle Aggregate, die mit der Welle verbunden sind, ebenfalls mitbewegt werden. Eine weitere Variante sieht vor, zumindest eine der beiden Läufer entlang der jeweiligen Welle zu verschieben. Um eine Rotation der Läuferscheibe auf der Welle, d. h. relativ zur Wellendrehzahl, zu vermeiden, kann der zumindest eine Läufer einen entsprechenden Vorsprung aufweisen der in eine Aussparung der Welle eingreift. Eine andere Mög ¬ lichkeit besteht darin, dass der zumindest eine Läufer und die Welle jeweils eine Nut, insbesondere eine Passfedernut, umfassen, durch die die Torsionsfestigkeit garantiert werden kann . Somit kann während des Betriebs eine variable Einstellung des Drehmoments, das mit dem magnetischen Getriebe übertragen werden kann, ermöglicht werden. Zum Beispiel kann es zum Beschleunigen einer Last mit großem Massenträgheitsmoment und geringem Lastmoment vorteilhaft sein, während des Hochlaufs ein hohes Drehmoment bereitzustellen. Während des drehzahlstationären Betriebs wird dieses hohe Drehmoment nicht mehr benötigt. In diesem Betrieb möchte man möglichst geringe Ver ¬ luste haben. Eine magnetische Getriebeanordnung mit einem einstellbaren Drehmoment wäre hier vorteilhaft. Im stationä ¬ ren Betrieb kann der Luftspalt zwischen zumindest einem Läu ¬ fer und dem Stände wieder vergrößert werden. Dadurch reduziert sich das übertragbare Drehmoment und gleichzeitig redu ¬ zieren sich die Eisenverluste, also die Summe aus Wirbel ¬ strom- und Hystereseverlusten.

In einer Aus führungs form ist die magnetische Getriebeanord ¬ nung derart ausgebildet, dass sich zwischen dem Permanentmag ¬ neten des ersten Läufers und dem Permanentmagneten des zweiten Läufers durch den Ständer hindurch ein im Wesentlichen in axialer Richtung der Wellen gerichteter magnetischer Fluss ergibt. Die magnetische Getriebeanordnung kann ein magneti ¬ sches Getriebe mit so genannter axialer Flussführung umfassen. Mit der Stelleinrichtung kann der axiale Abstand bzw. der Luftspalt zwischen zumindest einem Läufer und dem Ständer verändert werden. Somit kann das magnetische Getriebe mit axialer Flussführung besonders einfach an den entsprechenden Betriebszustand bzw. Anwendungsfall angepasst werden.

In einer alternativen Aus führungs form ist die magnetische Getriebeanordnung derart ausgebildet, dass sich zwischen dem Permanentmagneten des ersten Läufers und dem Permanentmagne ¬ ten des zweiten Läufers durch den Ständer hindurch eine im Wesentlichen in radialer Richtung der Welle gerichteter magnetischer Fluss ergibt. Bei einem solchen magnetischen Getriebe mit so genannter radialer Flussführung, die ineinander angeordnete hohlzylinder- bzw. rohrförmige Läufer und den da ¬ zwischen angeordneten Ständer umfassen, kann ebenso eine entsprechende Stelleinrichtung vorgesehen sein. Mit der Stelleinrichtung kann die Überdeckung in axialer Richtung zwischen zumindest einem der Läufer und dem Ständer verändert werden. Ebenso kann beispielsweise der innere Ständer aus dem äußeren Ständer herausgezogen werden. Somit kann auch bei einem magnetischen Getriebe mit radialer Flussführung auf einfache Weise das übertragbare Drehmoment angepasst werden.

In einer Ausgestaltung umfasst die zumindest eine Stelleinrichtung ein pneumatisch oder hydraulisch betriebenes Stellelement. Dabei kann die Druckluft oder die Hydraulikflüssig ¬ keit über handelsübliche Drehübertrager auf die rotierende Welle übertragen werden. Durch entsprechende Stellzylinder kann eine schnelle, präzise, kontinuierliche und stufenlose und axiale Verstellung zumindest eines Läufers zu dem Ständer ermöglicht werden. Hierbei bringt der Einsatz von nicht kom- pressiblen Flüssigkeiten einen Vorteil mit sich, da eine ein- mal eingestellte Position des Stellelements beispielsweise durch das Schließen entsprechender Ventile gehalten werden kann, ohne dass dem Stellelement Energie zugeführt werden muss . In einer weiteren Aus führungs form umfasst die zumindest eine Stelleinrichtung ein elektrisch betriebenes Stellelement. Ein solches elektrisch betriebenes Stellelement kann beispiels ¬ weise nach dem Tauchspulenprinzip ausgebildet sein. In gleicher Weise kann das elektrisch betriebenes Stellelement durch einen Linearmotor oder dergleichen bereitgestellt werden. Dabei kann die elektrische Energie zum Betrieb des elektrischen Stellelements mittels eines induktiven Drehübertragers, eines Schleifringapparats oder durch einen Motor mit integrierter berührungsloser Energieübertragung auf die rotierende Welle übertragen werden. Somit kann eine kontinuierliche und stu ¬ fenlose Verstellung zumindest eines der Läufer zu dem Ständer ermöglicht werden. In einer weiteren Aus führungs form umfasst die zumindest eine Stelleinrichtung ein mechanisches Federelement. Eine entspre ¬ chende vorgespannte Feder kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Luftspalt zwischen zumindest einem Läufer und dem Ständer schlagartig zu vergrößern. Die Verwendung eines solchen Federelements eignet sich insbesondere für nicht regel ¬ mäßige Stellvorgänge, da die Feder wieder manuell gespannt werden muss. Ein magnetisches Getriebe kann außer zur Drehzahländerung auch als Überlastkupplung, die vergleichbar zur einer Rutschkupplung ist, verwendet werden. Wenn das maximal übertragbare Drehmoment überschritten wird, laufen die Läufer nicht mehr synchron miteinander, sondern die Magnetfelder rutschen vorbei. Dies führt zu einer massiven mechanischen Belastung des Getriebes, da die Läufer sich nun voneinander und vom Ständer in axialer Richtung abstoßen. In einem solchen Fall kann ein mechanisches Federelement verwendet wer ¬ den, um den Luftspalt zwischen zumindest einem der Läufer und dem Ständer zu vergrößern. Erst wenn beispielsweise ein Mitarbeiter die Störursache bzw. den Grund für die Überlast be ¬ seitigt hat und das mechanische Fehlerelement bewusst wieder mechanisch gespannt hat und damit den Luftspalt wieder ver ¬ kleinert hat, ist der durchgängige Antriebsstrang wieder vor ¬ handen. Mit einem solchen mechanischen Federelement kann Sicherheit beim Betrieb einer magnetischen Getriebeanordnung erhöht werden.

Die zuvor beschriebenen Stelleinrichtungen, mit denen einer oder beide Läufer bezüglich des Ständers verschoben werden kann, sind bevorzugt auf der drehenden Welle angeordnet. Da ¬ bei kann jedem Läufer eine separate Stelleinrichtung zugeordnet sein. Die jeweilige Stelleinrichtung ist jeweils auf der dem jeweils anderen Läufer abgewandten Seite der Welle angeordnet. In gleicher Weise ist es denkbar, zwischen dem Ständer und dem jeweiligen Läufer eine entsprechende Stelleinrichtung vorzusehen. Bevorzugt ist die zumindest eine Stelleinrichtung dazu ausge ¬ bildet, den ersten Läufer und/oder den zweiten Läufer bezüglich des Ständers in Abhängigkeit von einer Drehzahl des ers ¬ ten und/oder des zweiten Läufers zu verschieben. Die Drehzahl des ersten und/oder des zweiten Läufers kann dabei mit einem entsprechenden Sensorelement erfasst werden. Somit kann der Zeitpunkt ermittelt werden, an dem zumindest einer der Läufer die gewünschte Drehzahl erreicht hat. Ist die gewünschte Drehzahl erreicht, kann der Abstand zwischen dem Ständer und zumindest einem Läufer wieder vergrößert werden. Die Signale, die das Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl charakterisieren, können auch aus einem Frequenzumrichter, einem Geber oder einem Fliehkraftschalter entnommen werden. Ebenso kann der Abstand zwischen dem Ständer und wenigstens einem Läufer auch in Abhängigkeit von der Zeit eingestellt werden. Dies eignet sich insbesondere bei bekannten Lastzuständen .

In einer weiteren Ausgestaltung ist die zumindest eine Stelleinrichtung dazu ausgebildet, den ersten Läufer und/oder den zweiten Läufer bezüglich des Ständers in Abhängigkeit von einer Stromstärke, mit der eine die erste oder die zweite Welle antreibende elektrische Maschine beaufschlagt ist, zu ver ¬ schieben. Um ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes erfassen zu können, kann die elektrische Stromstärke überwacht werden, mit der eine elektrische Maschine betrieben wird, die eine der beiden Wellen antreibt. Charakteristisch für ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes ist beispielsweise ein kurzzeitig abfallender Motorstrom. Ebenso kann ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes mit einem Drehmomentsensor erfasst werden. Insbesondere eine absinkende Drehzahl an der Welle, die nicht mit der elektrischen Maschine verbunden ist, deutet auf ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes hin. In gleicher Weise kann ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes mit einem Vibrationssensor ermittelt werden. Wenn ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes erkannt wird, kann der Abstand zwischen zumindest einem Läufer und dem Ständer vergrößert werden. Somit kann eine mechanische Beschädigung der magnetischen Getriebe und Ordnung bzw. der Komponenten die mit dieser gekoppelt sind verhindert werden.

In einer weiteren Aus führungs form umfasst die magnetische Getriebeanordnung eine Kopplungseinrichtung zum mechanischen Verbinden der ersten und der zweiten Welle. Wenn beispielsweise eine Last mit einem sehr hohen Trägheitsmoment ange ¬ trieben wird, kann beim Hochlaufen das magnetische Getriebe dazu genutzt werden, das Antriebsmoment entsprechend der Übersetzung zu reduzieren. Damit reduziert sich der Anlaufstrom der elektrischen Maschine. Eventuell kann hier auch eine elektrische Maschine gewählt werden, die ein geringeres Anlaufmoment bereitstellen kann. Zudem wird die Hochlaufzeit des Motors reduziert, wodurch die elektrische Maschine weni ¬ ger erwärmt wird. Wenn die gewünschte Drehzahl erreicht ist, kann das magnetische Getriebe überbrückt werden. Zu diesem Zweck können die beiden Wellen mit einer mechanischen Kopplungseinrichtung mechanisch fest miteinander verbunden werden. Wenn die gewünschte Drehzahl erreicht ist, kann der Ab ¬ stand zwischen dem Ständer und zumindest einem der Läufer vergrößert werden. Dabei wird insbesondere zumindest einer der Läufer entlang seiner Welle bewegt. Vor dem Vergrößern des Luftspalts müssen die beiden Wellen mechanisch miteinander verbunden werden. Dies ist einfach möglich, da die beiden Wellen in axialer Richtung nicht beweglich zueinander sind. Die Kopplungseinrichtung kann durch einen entsprechenden Mitnehmer gebildet sein, der auf der dem anderen Läufer abgewandten Seite eines Läufers angeordnet ist, der nach dem Ver ¬ schieben des Läufers in die gegenüberliegende Welle bzw. die Welle des anderen Läufers greift.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer magneti ¬ schen Getriebeanordnung umfasst das Bereitstellen eines ersten Läufers, der mit einer ersten Welle drehfest verbunden ist und die eine erste Anzahl von Permanentmagneten umfasst, das Bereitstellen eines zweiten Läufers, der mit einer zur ersten Welle fluchtend angeordneten zweiten Welle drehfest verbunden ist und der eine von der ersten Anzahl des ersten Läufers unterschiedliche zweite Anzahl von Permanentmagneten umfasst, das Anordnen eines Ständers mit magnetischen Stän ¬ derzähnen zwischen dem ersten und dem zweiten Läufer, sodass die beiden Läufer drehbar zu dem Ständer angeordnet sind, und das Verschieben des ersten Läufers und/oder des zweiten Läufers in axialer Richtung der Welle bezüglich des Ständers mit zumindest einer Stelleinrichtung.

Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen magnetischen Getriebeanordnung genannten Ausgestaltungen und Weiterbildungen können in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Durch die magnetische Getriebeanordnung und das dazugehörige Verfahren ergibt sich bei ¬ spielsweise der Vorteil, dass unnötige Verluste durch eine im stationären Zustand zu hohe Luftspaltinduktionen minimiert werden können. Zudem kann für transiente Vorgänge die Luft ¬ spaltinduktion erhöht werden. Dies kann insbesondere in Abhängigkeit der Remanenzinduktion des verwendeten Magnetmaterials angepasst werden. Des Weiteren können hohe mechanische Belastungen und Geräusche beim Durchrutschen des magnetischen Getriebes vermieden werden. Schließlich kann die oben beschriebene Funktion des Überbrückens des magnetischen Getrie ¬ bes auch bei transienten Vorgängen genutzt werden, in denen bei stationären Betriebspunkten das Getriebe überbrückt bzw. ausgeschaltet wird, sodass sich die Wirbelstromverluste mini ¬ mieren .

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer magnetischen Getriebeanordnung;

FIG 2 eine Perspektivdarstellung eines Ständers der magnetischen Getriebeanordnung; und FIG 3 eine schematische Perspektivdarstellung eines mag ¬ netischen Getriebes in einer weiteren Ausführungsform. Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung dar.

FIG 1 zeigt eine magnetische Getriebeanordnung 10 in einer Perspektivdarstellung. Die magnetische Getriebeanordnung 10 umfasst ein magnetisches Getriebe 12 bekannter Bauart. Das magnetische Getriebe 12 ist als magnetisches Getriebe 12 mit so genannter axialer Flussführung ausgebildet. Das magnetische Getriebe 12 umfasst einen ersten Läufer 14, der mit ei- ner ersten Welle 16 drehfest verbunden ist. Darüber hinaus umfasst das magnetische Getriebe 12 einen zweiten Läufer 18, der mit einer zweiten Welle 20 drehfest verbunden ist. Dabei ist die erste Welle 16 und die zweite Welle 20 zueinander an ¬ geordnet, dass sie sich in axialer Richtung 22 des magneti- sehen Getriebes 12 erstrecken.

Der erste Läufer 14 umfasst dabei eine erste Anzahl von Per ¬ manentmagneten 24, 26. Die Permanentmagneten 24 und 26 sind jeweils baugleich ausgebildet und unterscheiden sich in ihrer Magnetisierungsrichtung in axialer Richtung 22. Die Permanentmagneten 24, 26 sind an einem Trägerelement 28 angeordnet, das insbesondere aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist. Der zweite Läufer 18 umfasst ebenso Permanent ¬ magneten 30, 32, die sich in ihrer Magnetisierungsrichtung entlang der axialen Richtung 22 unterscheiden. Die Permanentmagneten 30, 32 des zweiten Läufers sind an einem Trägerelement 34 angeordnet, das insbesondere aus einem weichmagneti ¬ schen Material gefertigt ist. Die Permanentmagneten 24, 26 des ersten Läufers 14 und die

Permanentmagneten 30, 32 des zweiten Läufers 18 sind jeweils so entlang der Umfangsrichtung des jeweiligen Läufers 14, 18 angeordnet, das Permanentmagneten 24, 26 bzw. 30, 32 alternierend angeordnet sind. Dabei unterscheidet sich die Anzahl der Permanentmagneten 24, 26 des ersten Läufers 14 zu der Anzahl der Permanentmagneten 30, 32 des zweiten Läufers 18.

Der erste Läufer 14 und der zweite Läufer 18 sind im Wesent ¬ lichen scheibenförmig ausgebildet und sind parallel zueinander angeordnet. Zwischen dem ersten Läufer 14 und dem zweiten Läufer 18 ist ein scheibenförmiger Ständer 36 angeordnet. Da- bei ist der Ständer 36 feststehend angeordnet. Mit anderen Worten sind der erste Läufer 14 und der zweite Läufer 18 drehbar zu dem Ständer 36 ausgebildet. Der Ständer 36 ist einzeln in FIG 2 dargestellt. Der Ständer 36 ist aus einem Trägerelement 38 gebildet, das insbesondere aus einem nicht- magnetischen Material gefertigt ist. In das Trägerelement 18 sind magnetische Ständerzähne 40 eingelassen bzw. integriert. Die Funktionsweise des magnetischen Getriebes 12 beruht auf den Effekt, dass die jeweiligen Magnetfelder, die von dem Permanentmagneten 24, 26 des ersten Läufers und dem Perma- nentmagneten 30, 32 des zweiten Läufers 18 erzeugt werden durch die Ständerzähne 40 so moduliert werden, dass sich je ¬ weils auf der dem jeweiligen Läufer 14, 18 die gegenüberliegende Seite des Ständers 36 ein Magnetfeld mit einer verän ¬ derten Frequenz ausbildet. Auf diese Weise kann eine Überset- zung bzw. Untersetzung wie sie von einem mechanischen Getriebe bekannt ist ermöglicht werden.

FIG 3 zeigt ein magnetisches Getriebe 12 in einer weiteren Aus führungs form. Das magnetische Getriebe 12 gemäß FIG 3 ist als magnetisches Getriebe 12 mit so genannter radialer Fluss ¬ führung ausgebildet. Dabei weisen der erste Läufer 14, der zweite Läufer 18 und der Ständer 36 jeweils eine hohlzylin- derförmige Gestalt auf. In dem Innenraum des ersten Läufers 14 ist zumindest bereichsweise der Ständer 36 angeordnet. Im Innenraum des Ständers 36 ist der zweite Läufer 18 angeord ¬ net . Die magnetische Getriebeanordnung 10 umfasst eine Stelleinrichtung 42, die vorliegend nur in FIG 1 schematisch dargestellt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Stelleinrichtung 42 auf der ersten Welle 16 angeordnet. Mit der Stelleinrichtung 42 kann der erste Läufer 14 bezüglich des Ständers 36 in axialer Richtung 22 verschoben werden. Durch die Verschiebung des ersten Läufers 14 zu dem Ständer 36 kann der Luftspalt zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Ständer 36 vergrößert oder verkleinert werden. Somit kann das Drehmoment, das zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Ständer 36 übertragen werden, angepasst werden. Wenn der Luftspalt zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Ständer 36 verkleinert wird, wird das übertragbare Drehmoment erhöht gleichzeitig werden die Eisenverluste erhöht. Wenn der Abstand zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Ständer 36 vergrößert wird, wird das übertragbare Drehmoment reduziert und gleichzeitig die Eisenverluste reduziert.

So kann beispielsweise beim Bewegen einer Last, die mit der ersten Welle 16 verbunden ist, beim Hochfahren zunächst der

Abstand zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Ständer 36 verringert werden. Somit kann ein höheres Drehmoment bereitge ¬ stellt werden. Wenn die gewünschte Drehzahl erreicht ist, kann der Abstand zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Stän- der 36 wieder vergrößert werden, wodurch sich die Eisenverluste reduzieren.

Um den Abstand zwischen dem ersten Läufer 14 oder dem zweiten Läufer 18 zu dem Ständer 36 so verändern, kann der erste Läu- fer 14 zusammen mit der ersten Welle 16 bewegt werden. Gleiches gilt für den zweiten Läufer 18 und die zweite Welle 20. Bevorzugt wird aber der erste Läufer 14 entlang der ersten Welle 16 verschoben. In analoger Weise kann der zweite Läufer 18 entlang der zweiten Welle 20 verschoben werden.

Die Stelleinrichtung 42 kann beispielsweise ein hydraulisches oder pneumatisches Stellelement bzw. als Stellzylinder ausge- bildet sein. In gleicher Weise kann die Stelleinrichtung 42 als elektrisch betriebenes Stellelement ausgebildet. Ein elektrisch betriebenes Stellelement kann nach dem Tauchspu ¬ lenprinzip oder als Linearmotor ausgebildet sein. Ebenso kann die Stelleinrichtung 42 als mechanisches Stellelement ausge ¬ bildet sein und beispielsweise ein entsprechendes Federele ¬ ment umfassen. Dabei kann jedem der Läufern 14, 18 jeweils eine separate Stelleinrichtung 42 zugeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Stelleinrichtung 42 zwischen dem ersten Läufer 14 und dem Ständer 36 und/oder zwischen dem zweiten Läufer 18 und dem Ständer 36 angeordnet ist.

Die Stelleinrichtung 42 ist mit einer Steuereinrichtung 44 gekoppelt anhand deren Signale die Steuereinrichtung 42 ange- steuert werden kann. Die Steuereinrichtung 44 ist mit einer Sensoreinrichtung 46 gekoppelt, mit der beispielsweise die Drehzahl des ersten Läufers 14 oder/oder des zweiten Läufers 18 erfasst werden kann. Anhand der Drehzahl des ersten Läufers 14 und/oder des zweiten Läufers 18 kann der Abstand zwi- sehen einem der beiden Läufer 14, 18 und dem Ständer 36 ange- passt werden.

Anhand der Drehzahl, die mit der Sensoreinrichtung 46 erfasst wird, kann auch ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes 12 erfasst werden. Dazu kann mit der Sensoreinrichtung 46 auch die elektrische Stromstärke, mit der eine elektrische Maschine betrieben wird, die mit einer der Wellen 16, 20 verbunden ist, erfasst werden. Ebenso kann die Sensoreinrichtung 46 einen entsprechenden Vibrationssenor umfassen. Somit kann ein Durchrutschen des magnetischen Getriebes 12 besonders exakt erkannt werden und im Fall eines Durchrutschens der Ab ¬ stand zwischen zumindest einem der Läufer 14, 18 und dem Ständer 36 erhöht werden. Bezugs zeichenliste

10 magnetische Getriebeanordnung

12 magnetisches Getriebe

14 Läufer

16 Welle

18 Läufer

20 Welle

22 Richtung

24 Permanentmagnet

26 Permanentmagnet

28 Trägerelernent

30 Permanentmagnet

32 Permanentmagnet

34 Trägerelernent

36 Ständer

38 Trägerelernent

40 Ständerzahn

42 Stelleinrichtung

44 Steuereinrichtung

46 Sensoreinrichtung