Magneto-mechanischer Drehmomentwandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magneto-dynami- schen Drehmomentwandler mit in einem Gehäuse gelagerten ersten und zweiten Rotoren als Drehmomentein- und -ausgänge.

Ein Drehmomentwandler dieser Art ist beispielsweise aus der DE 196 04 089 Al bekannt und weist mit Permanentmagneten ausgestattete, von der ersten Welle angetriebene Kolben auf, die auf eine mit Permanentmagneten versehene Nockenwelle ein- wirken, um diese mittels Magnetkraft in Drehung zu versetzen. Die Erfindung setzt sich zum Ziel, einen magneto-dynamischen Drehmomentwandler mit wesentlich verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen.

Dieses Ziel wird mit einem Drehmomentwandler der einlei- tend genannten Art erreicht, der sich gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, daß mehrere über einen Trieb gleichsinnig drehgekuppelte zweite Rotoren axialparallel rund um einen ersten Rotor verteilt sind, wobei die ersten und zweiten Rotoren über ihren Umfang mit gleicher Umfangsschrittweite verteilte Permanentmagnete tragen.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Konstruktion, in welcher der erste Rotor von einer Vielzahl zweiter Rotoren umgeben ist, wird eine enge Magnetkopplung zwischen den Rotoren mit äußerst geringen Streufeldern erreichen, was einen überraschend hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu allen bekannten Konstruktionen ergibt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Achse jedes Permanentmagneten in einem Winkel gegenüber der Rotorradialen an seinem Ort geneigt ist, bevorzugt in einem Winkel von 5° bis 15°, besonders bevorzugt etwa 10°. Dadurch ergibt sich in einer bevorzugten Drehrichtung, welche sich durch die Vorwärtsneigung der Permanentmagnete in Drehrichtung auszeichnet, eine besonders hohe Kopplung und damit ein besonders guter Wirkungsgrad.

In vorteilhafter Weise werden zwischen den zweiten Rotoren Magnetfeldabschirmungen angeordnet, was die Streufelder noch weiter reduziert.

Bevorzugt sind die ersten und zweiten Rotoren mit Schwung- Scheiben ausgestattet, wobei beispielsweise der erste Rotor selbst als Schwungscheibe ausgebildet sein kann und die zweiten Rotoren mit auf ihren Wellen sitzenden gesonderten Schwungscheiben versehen sein können. Dadurch ergibt sich ein gleichmaßiger Lauf der Rotoren. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Trieb ein Spannriemen, welcher um die zweiten Rotoren bzw. deren Schwungscheiben gespannt ist, was eine fertigungstechnisch einfache Losung ergibt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die Permanentmagnete in den Außenumfang der Rotoren eingelassen, wodurch sich ein weitgehend bundiger Außenumfang der Rotoren und damit geringer Luftwiderstandsverlust ergeben.

In jedem Fall ist es gunstig, wenn gemäß einem weiteren

Merkmal der Erfindung zwischen dem ersten Rotor und den zweiten Rotoren eine losbare Kupplung für das Anfahren vorgesehen ist.

Dadurch kann der Hochlauf im bevorzugten Drehsinn erleichtert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispieles na- her erläutert. In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 und 2 den Drehmomentwandler der Erfindung im Schnitt bzw. in einer Stirnansicht, wobei zur besseren übersicht in Fig. 1 einige der zweiten Rotoren und in Fig. 2 das Gehäuse weggelassen wurden; und Fig. 3 die Magnetkonfiguration im Luftspalt zwischen dem ersten und einem der zweiten Rotoren vergrößert im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Drehmomentwandler 1 mit einem Lagergestell bzw. Gehäuse 2 gezeigt, in dem ein erster Rotor 3 mit einer ersten Rotorwelle 4 drehbar gelagert ist. Der erste Rotor 3 ist in Form einer massiven Schwungscheibe ausgeführt.

Um den ersten Rotor 3 sind mehrere, im gezeigten Beispiel acht Stück, zweite Rotoren 5 mit zweiten Rotorwellen 6 drehbar gelagert, und zwar symmetrisch rund um den ersten Rotor 3 verteilt und jeweils axialparallel zum ersten Rotor 3. Zwischen dem ersten Rotor 3 und jedem der zweiten Rotoren 5 befindet sich ein kleiner Luftspalt 7 (siehe auch Fig. 3).

Die zweiten Rotoren 5 sind mit auf ihren Rotorwellen 6 sitzenden Schwungscheiben 8 ausgestattet. Ein Trieb 9 in Form eines alle Schwungscheiben 8 umlaufenden Spannriemens 10 be- wirkt, daß alle zweiten Rotoren 5 zu einer gleichsinnigen Drehung zwangsgekuppelt sind.

Die Rotorwelle 4 des ersten Rotors 3 stellt den Drehmomenteingang 4' des Drehmomentwandlers 1 dar, und die Rotorwelle 6 eines beliebigen zweiten Rotors 5 stellt den Drehmo- mentausgang 6' des Drehmomentwandlers 1 dar, bzw. umgekehrt, wenn der Drehmomentwandler 1 in der umgekehrten Richtung betrieben wird.

Zwischen dem ersten Rotor 3 und einem der zweiten Rotoren 5, hier dem als Drehmomentausgang 6' verwendeten zweiten Rotor 5, ist ferner eine lösbare Anfahrkupplung 12 - 14 vorgesehen, welche ein Ritzel 12 auf der Rotorwelle 6 dieses zweiten Rotors 5, ein damit in Eingriff stehendes Loszahnrad 13 und ein mit letzterem in lösbaren Eingriff bringbares Kupplungsrad 14 auf der Rotorwelle 4 des ersten Rotors 3 umfaßt. Zum Anfahren des Drehmomentwandlers 1 wird das Kupplungsrad 14 mit dem Loszahnrad 13 in Eingriff gebracht, um den ersten Rotor 3 und alle über den Trieb 9 verbundenen zweiten Rotoren 5 gegensinnig drehzukuppeln, und anschließend wird für den normalen Betrieb die Kupplung 12 - 14 durch außer Eingriff Bringen des Kupp- lungsrades 14 gelöst.

Gemäß Fig. 3 ist jeder der ersten und zweiten Rotoren 3, 5 auf seinem Außenumfang mit in gleicher Umfangsschrittweite voneinander beabstandeten Permanentmagneten 15 versehen. Die Permanentmagnete 15 sind bevorzugt in den Außenumfang der Rotoren

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3, 5 eingelassen und erstrecken sich über die gesamte Axiallange der Rotoren 3, 5 (siehe Fig. 1).

Die Permanentmagnete 15 sind auf jedem Rotor 3, 5 so orientiert, daß ihre Pole radial nach außen weisen, wobei die Ma- gnetpole der Permanentmagnete 15 des ersten Rotors 3 jenen der zweiten Rotoren 5 entgegengesetzt sind, sodaß m den Luftspalten 7 einander jeweils zwei magnetische Nordpole (bzw. zwei magnetische Sudpole) zwecks Abstoßung gegenüberstehen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Achse 16 des Permanentmagneten 15 in einem Winkel α gegenüber der jeweiligen Rotorradialen 17 an seinen Ort geneigt. Der Winkel α betragt bevorzugt 5 - 15°, besonders bevorzugt etwa 10°.

Die Umfangsschnttweite der Permanentmagnete 15 auf den Rotoren 3, 5 wird aufeinander abgestimmt, sodaß bei Drehung des ersten Rotors 3 alle zweiten Rotoren 5 durch Magnetkraft angetrieben werden, wobei ihre Magnetkräfte wiederum positiv auf die Drehung des ersten Rotors 3 ruckwirken.

Zwischen den zweiten Rotoren 5 sind Magnetfeldabschirmungen 18 angeordnet, um eine gegenseitige Störung der zweiten Ro- toren 5 zu vermeiden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschrankt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.