DE2005803A1

DE2005803A1 - Magnetisches Getriebe

Info

Publication number: DE2005803A1
Application number: DE19702005803
Authority: DE
Inventors: Nikolaus 7141 Aldingen Laing
Original assignee: Standard Magnet AG Hunenberg (Schweiz)
Priority date: 1969-02-10
Filing date: 1970-02-09
Publication date: 1971-01-21
Also published as: JPS4933308B1; GB1305651A; BE745684A; US3762839A; FR2030407A1; GB1305652A; CA928755A; DE2048286B2; DE2048286A1

Description

PATENTANWÄLTE

D R. I. M A A S

DR. W. PFEIFFER

DR. F. VOlT H EMLEITNER

8 MÜNCHEN 23
UNGERERSTR. 25 - TEL 39 02 36

DK 4795/la

Standard Magnet A.G., Hünenberg /Schweiz ·

Magnetisches Getriebe

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Getriebe mit drei Elementen, von denen eines zwischen den beiden anderen angeordnet ist, mindestens eines einen Permanentmagneten oder Elektromagneten enthält und mindestens zwei der drei · Elemente unabhängig voneinander drehbar sind, wobei die zv/ei Elemente,zwischen denen das dritte angeordnet ist, Polringe mit diesem dritten Element zugewandten permanenten oder indzzierten Polen sind, deren Anzahlen in den beiden Polringen dem Übersetzungsverhältnis entsprechen und deren Vorzeichen längs des Umfanges der Polrihge abwechseln; das dritte zviischen den Polringen angeordnete Element aus magnetisch voneinander praktisch getrennten, über den Umfang verteilten Leitstücken aus leicht ummagnetisierbarem ferromagnetischem Material besteht, die den beiden Polringen zugewandte Polfächen aufweisen und deren Anzahl grosser als die Anzahl der Pole des Polringes mit der kleineren Polzahl ist; und die Zentren der Polflächen benachbarter Leitstücke (in Umfangsrichtung gesehen), die dem Polring'mit der grösseren Anzahl von Polen zugeordnet si>d, in einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, der von dem Winkelabstand und dom ganzzahligen Vielfachen desselben der Zentren benachbarter Pole dieses Polringes mit der grösston Polzahl verschieden 1st.

0 Cl 9 8 8 /, / 1 j O 0

Es ist ein magnetisches Getriebe mit drei koaxial zueinander angeordneten Elementen bekannt, von denen mindestens zwei unabhängig voneinander drehbar sind. Zwei dieser Elemente bestehen aus durch einen Luftspalt getrennten Ringen mit nicht in Eingriff stehenden magnetisch leitfähigen Zähnen, die Bereiche .von abwechselnd hohem und niedrigem magnetischen Widerstand bilden, wobei die Zahnzahlen der beiden Ringe sich geringfügig unterscheiden, so dafcs sich nur auf einem Durchmesser je zwei Zähne des äusseren und des inneren Ringes genau gegenüberliegen. Einer dieser Ringe kann permanent magnetisiert oder mit einer Wicklung versehen sein, die den Ring aufmagnetisiert, so dass ein magnetisches Feld erzeugt wird, welches eine Ausrichtung zweier gegenüberliegender Zähne der Ringe bewirkt. Dieses Getriebe bildet das magnetische Analogen zum mechanischen Hypozykloidgetriebe, bei dem nur zwei Zähne des äusseren "Ringes gleichzeitig im Eingriff sind. Während bei Zahnradgetrieben extrem hohe Flächenbelastungen zur Kraftübertragung möglich sind, können in magnetischen Getrieben mit Polen zu beiden Seiten eines den berührungslosen Lauf ermöglichenden Luftspaltes nur sehr kleine Schepspannungen übertragen werden. Das hat zur Folge, dass sich mit allen bekannten magnetischen Getrieben nur kleine Drehmomente übertragen lassen, so dass sie für Übertragungen grösserer Lei- " stungen nicht infrage kommen. Darüberhinaus lassen sich mit diesem Getriebe auch nur sehr hohe Übersetzungsverhältnisse ven beispielsweise 1 ; 20 oder 1 : 50, nicht jedoch Übersetzungsverhältnisse von 1 : 2 oder 1 : 5 verwirklichen, so dass diese Getriebeart keinen brauchbaren Ersatz für Zahnradgetriebe für die übertragung grösserer Leistungen darstellt.

009884/1390

Es ist weiter ein reibungsloses magnetisches Getriebe bekannt, bei dem ferromagnetische Kupplungselemente von einem treibenden und einem getriebenen Teil um einen vorgeschriebenen Abstand entfernt sind, wobei das Ganze in einem Gehäuse untergebracht ist, das einen geschlossenen magnetischen Fluss gewährleistet. Bei dieser Getriebeart wird jeweils nur eines der Kupplungselemente · von dem maximalen magnetischen Fluss durchflutet, so dass hierdurch nur das Prinzip des Sprungzahngetrxebes verwirklicht wird, bei dem zur Übertragung des Drehmomentes jeweüs nur ein sehr kleiner Umfangsbereich aktiv herangezogen wird. Dieses magnetische Getriebe hat ebenfalls die bereits aufgeführten ™ Nachteile.

Es ist ferner ein magnetisches Getriebe bekannt, bei dem ein. angetriebenes Magnetsystem mit einem antreibenden Magnetsystem durch magnetische Kraftfelder gekoppelt 1...... und das Übersetzungsverhältnis durch eine Verzweigung der Magnetflusses in einem ferromagnetischen Bindeglied gebildet ist. Xn einfacher Bauweise ist die Abtrie"bsdrehr,l.°htung dieses Getriebes nicht definiert. Nur durch mehrere Systeme, die winkelversetzt axial nebeneinander angeordnet sind, lässt sich bei solchen Getrieben die Drehrichtung vorgeben ,Letzteres hat Jedoch den Nachteil, dass die wirksame Durchflutung sich je- ä weils auf einen Bereich von maximal I/3 der axialen Baulänge ---- bezieht und dass die magnetischen Leitwege sehr gross werden, wodurch wiederum die "Verwendbarkeit für die Übertragung höherer Leistungen nicht gegeben 1st.

Dem gegenüber bezweckt die Erfindung ein magnetisches Getriebe, welches grosse mechanische Leistungen bei kleinstmöglichem Materialaufwand in beliebigen Übersetzungsverhältnissen, vorallem aber auch bei nisderigen Übersetzungsverhältnissen zu übertragen vermag.

009884/139C

BADORIQlNAt.

"Dies wird bei einer Ausführungsform nach der Erfindung dadurch erreicht, dass die Leitstücke so ausgebildet sind, dass der durch einen Pol des Polringes mit der kleineren Polzahl fliessende Magnetfluss auf mindestens 2 Pole des Polringcs mit der grösseren Polzahl verteilt wird. Bei einer praktischen Ausführungsform dieser Art nach der Erfindung hat mindestens ein Leitstück mindestens zwei den Polringen mit der grösseren Polzahl zugekehrte Polflächen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer anderen Ausführungsform dadurch gelöst, dass mindestens eine dom Polring mit der grösseren Polzahl zugekehrte Fläche eines Leitstückes mindestens so breit als der Abstand zweier benachbarter Polzentren dieses Polringes ist."

Vorzugsweise sind die drei Elemente eines magnetischen Getriebes nach der Erfindung als drei konzentrische Ringe ausgebildet. Wenn bei dieser Anordnung die Zahl der Leitstücke gleich dem Doppelten der Anzahl der Pole des inneren Polringes mit der höheren Drehzahl, ist, dann lässt sich das magnetische WechSelfeld, das der antreibende Polring in jedem Leitstück erzeugt, in ein zweiphasiges phasensymmetrisches, zirkuläres und weitgehend sinusförmiges Drehfeld transformieren, eo dass für den angetriebenen Polring die gleichen Verhältnisse gelten, wie für den J Läufer eines Drehstrominduktionsmotors. ^

Die bei einem Elektromotor durch Spulen verursachte radiale Durchflutung wird bei diesen magnetischen Getrieben durch Permanentmagnete eines umlaufenden Polringes erzeugt. Bei Verwendung hochwertiger Magnetwerkstoffe lassen sich die gleichen Induktionen wie beim Elektromotor verwirklichen, so dass die übertragbaren Drehmomente denen von Elektromotoren mit gleich groseen Läufern entsprechen. Im Gegensatz au einfachen Motoren lassen sich magnetische Getriebe auch in Synchronbauart verwirklichen, wenn der angetriebene Polring nicht wie beim Elektromotor '

00988W1390

^ORIG»0i«o sas

als Induktionsläufer (Käfigläufer), sondern als permanentmagnetischer Läufer ausgebildet ist. Diese Möglichkeit ist dem Elektromotor versagt, da der Läufer innerhalb 1/50 (bzw. ΐ/βθ) Sekunde auf volle Drehzahl beschleunigt werden müsste, während das Magnetgetriebe angetrieben wird und dementsprechend über eine grossere Zeitdauer mit geringerer Winkelbeschleunigung beschleunigt wird.

Durch die Zuordnung von 2 permanentmagnetischen Polringen für Antrieb und Abtrieb entfallen alle Wirbelstromverluste, die bei einem Elektromotor in der Regel über 50 % aller Verluste ausmachen. Als einzige Verlustquelle bleibt der Eisenverlust., der Leitstücke, der jedoch nur wenige Watt pro Kilogramm Eisen ausmacht. Der Wirkungsgrad der neuen magnetischen Getriebe liegt deshalb, wenn beide Polringe Permanentmagnete enthalten, nahe bei 1, was im Hinblick auf die grossen zu übertragenden Leistungen von entscheidender Bedeutung ist. j

Das Hauptanwendungsgebiet des Magnetgetriebes besteht in der Übersetzung der Drehzahl von in ihrer Maximaldrehzahl begrenzten netzgespeisten Induktionsmotoren· Da die Leistung ein Produkt aus Drehmoment und Drehzahl bildet, werden die Abmessungen des angetriebenen Läufers im Vergleich zu Elektromotorenläufern gleicher Leistungen in ihrem Volumen mit dem reziproken Drehzahlverhältnis kleiner als die des antreibenden Läufers.

Beträgt die Anzahl der Leitstück«* das Dreifache der Pole des schnell drehenden Polringes mit der kleineren Polzahl, so -läest sioh auch ein dreiphasiges zirkuläres Drehfeld verwirklichen, welches jedoch nur dort von Vorteil ist_# wo der polzahlbedingta Ungleichförmigkeit3grad der Drehung störend sein könnte.

BAD

. * Es wird betont, dass bei einem Magnetgetriebe nach der

Erfindung jedes der drei Elemente das antreibende und ; , · · jedes der drei Elemente das angetriebene Element sein kann. ' ; Weiter wird betont, dass eines der drei Elemente festge- :';.■-. halten oder mit einem stationären System abgestützt werden ^: .4 muss, was in der Regel durch Abstützung Qn ein Gehäuseelement erfolgt.

■ ^: Getriebe nach der Erfindung lassen sich aus einem Zylinder, ' > einem darüber gesteckten Hohlzylinder und einem darum angefe ordneten weiteren Hohlzylinder aufbauen. Auch exzentrische Zuordnungen des inneren und des äusserön Polringes lassen sich verwirklichen. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Luftspalte auf Zylindermänteln liegen, sondern auch Luftspalte auf Kegelmänteln, Kugeloberflächen und Ebenen sind ausführbar. In der letzten Version sind drei Scheiben einander zugeordnet. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die um- ^; laufenden Scheiben die gleiche geometrische·Achse haben .

In der Regel, wird ein weitgehend sinusförmiges Drehfeld gewünscht, da. »dieses einen hohen Gleichförmigkeitsgrad der Umlaufbewegung gewährleistet. Durch einfache, geometrische ^j Massnahmen ist die Charakteristik des Drehfeldes so beein-™ flussbar, dass die Drehung ruckweise erfolgt, dass also der

Uralaufbewegung Drehschwingungen überlagert sind. Der Grenz- ι V₁ fall ist die Umsetzung einer Drehbewegung in eine reine ; Schwingbewegung ohne Drehung des angetriebenen Polringes. . ]

■"■■■■'■' · ' '

τ · Ungleichförmigkelten und Schwingbewegungen sind bei Misch-, Sohlelf- und Fördergeräten oft gewünscht. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der neuen magnetischen Getriebe ist der Antrieb von Läufern für Pumpen für Flüssigkeiten oder· Oase. Diese Läufer fordern hohe Antriebsdrehzahlen und der schnelllaufende Polring des Magnetgetriebes wird deshalb mit dem Schaufelrad der Pumpe zu einer Einheit zusammengefasst, während der langsam laufende Polring vom Motor angetrieben wird.

009S8A/1390

cr.q

Dadurch wird das dritte Element, der' Leitstückring, durch eine · Wandung vom Pumpenläufer getrennt, so dass eine hermetische Abdichtung entsteht. Hermetisch dichte Pumpen mit dünnwandigen magnetisch du_rchlässigen Trennwänden sind bekannt* Die Erfindung ermöglicht den Bau von Pumpen, bei denen die Wandungen, durch welche magnetische Kräfte in das Pumpeninnere geleitet werden, fast beliebig starkwandig ausgeführt werden können, so dass mit er^indungsgemässen magnetischen Getrieben ausgebildete, hermetisch gedichtete Pumpen für praktisch beliebig hohe Drücke, bei ; denen dünnwandige magnetisch durchlässige Trennwände von Magnetkupplungen zerreissen würde.n,, herstellbar sind-. Bei solchen Pumpen sind auch Magnetgetriebe mit einem übersetzungsverhältnis m = 1 sinnvoll. . ' - -■ . ·

Da die übertragung des Drehmomentes durch ein magnetisches Drehfeld erfolgt, lassen sich die neuen Magnetgetriebe auch mit, magnetischen Lagersystemen kombinieren, so dass^nicht nur die übertragung des Drehmomentes berührungslos, sondern auch die Lagerung bis auf eine Unterstützung im Zentrum eines Kugelabschnittes ebenfalls berührungslos verwirklichen lässt.

cn

Die erfindungsgemäss/magnetischen Getriebe lassen sich nach geometrischen Parametern ordnen; dazu gehören die Polzahlen des langsam und des schnell laufenden. Polringes, die Anzahl der Leitstücke, die Anzahl der Polflächen der Leitstücke sowie die Abstände der Polflächen benachbarter verschiedener Leitstücke. Dementsprechendsei per Definition:

ρ Zahl der Pole des langsam laufenden Polringes (grosse Polzahl q Zahl der Pole des schnell laufenden Polringes (kleine Polzahl m übersetzung des Getriebes, wobei stets Betrag m = p/q \. r Zahl der Leitstücke . I

r Zahl der Polflächen des Leitstückes,

die dem langsam laufenden Polring zugewandt sind

r Zahl der Polflächen des Leitstückes,¹ ^ die dem schnell laufenden Polring zugewandt sind

j Polzentrumsabstand der dem langsam laufenden Polring .zugewandten Polflächen benachbarter verschiedener Leitstücke im Verhältnis zum Zentrumsabstand benachbarter Pole des langsam laufenden Polringes. ··

; 009884/1390

"■""■■-. .'am

Die grösste Übersetzung ist jeweils durch das übersetzungsverhältnis

gegeben. In diesem Fall wird der aus Leitstücken (17) gebildete Leitstückring festgehalten. Wird anstelle des Leitstückringes der langsam laufende Polring festgehalten, so ergibt sich für die gleiche Ausführung das kleinere übersetzungsverhältnis von Leitstückring zu schnell laufendem Polring

Hi₁ = -(m - 1)

Das kleinste übersetzungsverhältnis ergibt sich bei Verwendung des gleichen Getriebes, wenn der schnell laufende Polring festgehalten wird. Es entsteht dann zwischen dem langsam laufenden Polring (11) und dem Leitstückring das übersetzungsverhältnis

nip ⁼

m - 1

Mit allen erfindungsgemässen Getrieben sind also drei Übersetzungsverhältnisse zu verwirklichen, wobei sich der Drehsinn des Übersetzungsverhältnisses m bei der übersetzung In₁ ändert. Diese"Drehzahlverhältnisse gelten exakt nur, wenn zwei Polringe durch Permanentmagnete oder Elektromagnete magnetisiert sind. %Wenn «einer der Polringe als Hysteresemagnet oder als Kurzschlussläufer wie ein Elektromotorenanker ausgebildet ist, ist

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BAD ORIGINÄfeiiiiji;---;O QhB

dem übersetzungsverhältnis der Schlupf eines solchen Polringes überlagert. Es ist bei erfindungsgemässen Getrieben nicht erforderlich,dass das antreibende Teil mit Permanent- oder ■ Elektromagneten ausgebildet ist. Es ist auch zulässig, dass nur der getriebene Polring die Magnetisierung bewirkt. . j Als permanentmagnetisches Material sieht die Erfindung be- ⁱ vorzugt Klauenausführungen vor, bei denen benachbarte gleichnamige Pole durch weichmagnetische Ringe miteinander kurzgeschlossen sind, so dass stets ein grosser Teil des ge- " "™ samten magnetischen Werkstoffes im Eingriff ist.

Die besondere Zuordnung und Ausbildung der den magnetischen Fluss zwischen den- Polringen' leitenden Leitstücke nach der Erfindung hat zur Folge, dass das magnetisch aktive Material· des Polringes mit. der grösseren P'olzahl nahezu vollständig ausgenutzt wird und damit das durch das Getriebe übertragene Drehmoment wesentlich grosser ist als bei bekannten magnetischen Getrieben, bei denen jeweils nur ein dem Verhältnis der über-'setzung entsprechender Anteil der magnetisch aktiven Masse zur Drehmomentenübertragung beiträgt, .

BAD

Anhand der Figuren, sollen einige vorteilhafte Ausführungsformen der Magnetgetriebe, ferner einige typische Anwendungsfälle solcher Magnetgetriebe, auch in Kombination mit der magnetischen Lagerung eines der Polringe beschrieben werden. ·

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des magnetischen Getriebes mit einer ungradzahligen, gleichsinnigen Reihenstaffelung des Übersetzungsverhältnisses m.

Figur 2 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform mit einer ungradzahligen, gegensinriigen Reihenstaffelung des Übersetzungsverhältnisses m.

Figur 3 zeigt eine v/eitere bevorzugte Ausführungsform miteiner geradzahligen gleichsinnigen Reihenstaffelung des Übersetzungsverhältnisses m.

Figur 4 zeigt in Analogie zu Figur 2 eine gradzahlige, gegensinnige Reihenstaffelung des Übersetzungsverhältnisses m.

Figur 5 zeigt eine kugelförmige Ausbildung des erfindu;:.;;.:- gemässen magnetischen Getriebes, vorzugsweise für Pumpen.

Figur 6 zeigt in der Abwicklung einen Blechstrelfen zur Herstellung der srflndungsgemässen Leitstücke.

Figur 7 zeigt verschiedene Aus:' ihrnngen eines erfindungsgemässen ;nagne ti sehen Getriebe:; > oei denen durch magnet! jch leitende Falsch ;uo der majncL lsc,:a Xraftfluss der Permanentmagnete zuni Lui'^palt gelelto;; wipu.

Figur 3 üöig> ::.■ ät;ispiei ct.-a iöwegungßvorgang in einem iridun^^jjemao :-?.n magnet iac nan Umtriebe aus Figur. 1.

9 -2el^t die t-rf inciun.^i^o ,säsae Ausbildung des magnc

suni^veriiältnlsse 1 :

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tischan üuCrie-i;.» Tür die iib-.irüecsuni^veriiältnlsse 1 : 1 und ,-Ι, : 1.

ORIGINAL

Figur 10 zeigt weitere Ausbildungen der erfindungsgemässen magnetischen Getriebe. . c_:i.

Figur 11 zeigt einen Kurzschlussläufer in einem erfindungsgemässen magnetischen Getriebe mit besonders ausgebildetem Leitstückring. -

Figur 12 zeigt ein Rührwerk mit einem erfindungsgemässen untersetzenden magnetischen Getriebe. -

Figur 13 zeigt eine Bohrlochpumpe, mit einem erfindungs- * gemässen übersetzenden magnetischen Getriebe.

Figur I¹J zeigt eine Pumpe mit einem erfindungsgemässen magnetischen Getriebe.

Figur 15 zeigt einen Turbo-Kompressorantrieb mit einem erfindungsgemässen magnetischen Getriebe. ■ .

In den Figuren la - Id sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes mit der mathematischen Gesetzmäßigkeit · -

m - 4 k + 1, ■ -

_tgezeigt.)

wobei k Null oder eine beliebige natürliche Zahl ist^ Außerdem wurde in dieser Figur für sämtliche gezeigten Getriebe

r = 4 und
J = 0,5
gewählt.

Dann ergibt sich für
Fig. la mit k = 1
Fig. Ib mit k = 2
Fig. Ic mit k = 3

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m =	b
m =	9
m =■	13.

Mit dem Bezugszeichen 11 wird der langsam laufende Polring mit den ausgeprägten Nordpolen 12 bezeichnet, deren Anzahl jeweils in den Figuren la, b,c gleich m ist, und den ausgeprägten Südpolen Ϊ3, deren .Anzahl jeweils in den Figuren la, b, c ebenfalls gleich m ist. Mit dem Bezugszeichen 14 ist in den Figuren la - Id der schnell laufende Polring bezeichnet, wobei dao Bezugszeichen 15 jeweils den Nordpol und 16 jeweils den Südpol kennzeichnet.

In den Figuren la - Ic wurde

q = 2

gewählt, dem niedrigst möglichen Wert.

Dann ist erfindungsgemäß die Zahl der Leitstücke 17 vorzugsweise gleich dem Doppelten, nämlich 4.

Bei den in den Figuren la bis Id gezeigten Ausführungsbeispielen hat jedes einzelne Leitstück mehrere, dem äusseren Polring zugekehrte Polflächen, nämlich bei den Ausführungsformen nach den Figuren la und Id jeweils 2,·bei der Ausführungsform nach der Figur Ib 3 und bei der Ausführungsform lc ¹J.

Fig. Id stellt für das Beispiel des Übersetzungsverhältnisses m = 5

eine Anordnung dar, die durch eine gegenüber Fig. la verdoppelte Anzahl der Elemente 12, 13, 15, 16, 17 gekennzeichnet ist, wobei das übersetzungsverhältnis m dasselbe ist.

»
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BAD OFHGINAfc^ti ' K - ⁿ

Erfindungsgemäß kann statt der beschriebenen Verdoppelung eine beliebige ganzzahlige Vervielfachung gewählt werden. Es ist ersichtlich, daß die 4-polige Ausführung der Fig. Id entstanden ist durch zweimalige Abwicklung des Umfanges der Fig. la, so daß für die genannten beliebigen Vielfachen die gleichen Gesetzmäßigkeiten gelten müssen, wie für die einfachste Ausführung, nämlich die 2-polige, die in ihrer Funktionsweise in Fig. 8 noch näher beschrieben werden soll.

Die Figuren 2a - 2c zeigen andere bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes mit der mathematischen Gesetzmäßigkeit

m = -(4 k -1),

wobei k eine beliebige natürliche Zahl, jedoch nicht Null sein soll.
Außerdem wurde in dieser Figur für sämtliche gezeigten Getriebe

r = 4

und j = 1,5

gewählt.
Dann ergibt sich für

Fig. 2a mit k = 1

Fig. 2b mit k = 2

Fig. 2c mit k = 3
In den Figuren 2a - 2c werden für gleich wirkende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren la - Id verwendet.

Die Figuren 3a - 3d zeigen weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes mit der mathematischen Gesetzmäßigkeit
m = 2 (k +1),

wobei k Null oder eine beliebige natürliche Zahl ist. Außerdem wurde in diesen Figuren für sämtliche gezeigten Getriebe

ι» κ 4

und J₁ = 0,5 und J₂ ^s 2,5

gewählt.

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BAD ORIGINAL

m =	-7
m =	-11
m =

Hierbei ist per Definition unter j' das dreimal pro magnetischem Getriebe auftretende kleinste Verhältnis j und unter J₂ das einmalig pro magnetischem Getriebe auftretende größte Verhältnis j dieser mit der obigen Formel gekennzeichneten Gruppe von magnetischen Getrieben zu verstehen, die durch die Anzahl der Leitstücke

r = 4

gekennzeichnet ist.
Dann ergibt sich für

Fig. 3a mit k = O m = 2

Fig. 3b mit k = 1 m = 4

Fig. 3c mit k = 2 . m = 6

Fig. 3d mit k = 3 m = 8

In den Figuren 3a - 3d werden für gleich wirkende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren la - Id verwendet.

Die Figuren 4a - 4d zeigen weitere bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen magnetischen Getriebes mit der mathematischen Gesetzmäßigkeit'

■ m = -2 (k +1),

wobei k eine beliebige natürliche Zahl, jedoch nicht Null sein soll.

Auerßdem wurde in diesen Figuren für sämtliche gezeigten Getriebe

r = 4

und J₁ = 1,5 und J₂ = 3,5 gewählt.

Dann ergibt sich für

Fig. 4a mit k = 1

Fig. 4b mit k = 2

Fig. 4c mit k = 3

Fig. 4d mit k = 4

In den Figuren 4a - 4d werden für gleich wirkende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren la - Id verwendet,

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C fr Ϊ ,4 ( - _

BAD QRIGINAl.

m =	-4
m =	-6
m =	-8
m =	-10

Die Zahl der Polflächen jedes Leitstückes, die gemäss der Erfindung zu den hervorragenden Ergebnissen führt, hängt ausschliesslich von der verwendeten Anzahl dieser Leitstücke und der Zahl k ab. So ist bei den Ausführungs-... formen la bis Id, bei denen k Null oder eine natürliche Zahl sein kann, die Zahl der Polflächen an einem .Leitstück, die dem Polring nit der'grösseren Polzahl zugekehrt sind

r'_p = $ (k + 1),

während bei der Ausführungsform nach den Figuren 2a bis 2c, bei denen k eine natürliche Zahl ist,

P /»

beträgt.

Für die in den Figuren 3a bis 3d gezeigte Ausführungsformen gilt für die Summe der Polflächen

während für die in den Figuren 4a bis ka gezeigten Ausführungsformen gilt

r_p = m;

hierbei ist r¹ = r_p/r beziehungsweise

r¹ = ⁵^_n/¹* ^{undL r}'n " ^rn^^{r + 1}»

P^ tr rl *^

sofern bei der Division r /r ein Rest bleibt.

009884/1390

BAD ORIQINAt.

Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemässes magnetisches Getriebe im Längsschnitt, bei dem der langsam laufende Polring aus einem Ringmagneten 51 und darauf aufgeklebten weichmagnetischen Zwischenstücken 52 besteht, deren Anzahl der Polzahl des Magneten entspricht. In den feststehenden Leitstücken 53 rufen sie eine periodische Ummagnetislerung hervor.

Diese wirkt auf den schnell laufenden Polring 54, der die geringere Polzahl aufweist und aus einem magnetischen Formteil besteht. Im vorliegenden Falle ist zwischen den Leitstücken 53 und dem schnell laufenden Polring 54 eine Trennkalotte 55, vorzugsweise aus unmagnetischem und elektrisch schlecht leitendem Material angeordnet, während der schnell laufende Polring 54 mit einem Pumpenlaufrad 56 eine Einheit bildet. Im Nadir der · Trennkalotte ist eine Säule 57 angeordnet, die in einer Kugel endet und bei 58 im Zentrum der Kalotte 55 das Pumpenlaufrad 56 unterstützt. Die Zentren der magnetischen Pole sowohl der Leitstück 53 als auch des Roiringes 54sind im Schnittpunkt eines Kegels 59 mit den konkaven bzw. konvexen Luftspalt-begrenzenden Flächen angeordnet, wodurch eine magnetische Lagerung des Pumpenläufers 56 gewährleistet ist.
Teil 60 ist ein Eisenring, der den magnetischen Kraftfluss

verstärkt. ■ «

Flg. 6 zeigt abgewickelt einen Blechstreifen, der im aufgewickelten Zustand einen spiraligen Körper 53 gemäss Figur 5 ergibt. Die Pole 63 haben nur einen Teil der Umfangserstreckunr; der Pole 64. Die Verbindungsstege 65 und 66 zwischen den Leitstücken 17 und 17* sind so schmal, dass sie für die mechanische Festigkeit ausreichend sind, jedoch magnetisch keinen nennenswerten Kurzschluss darstellen.

Flg. 7a zeigt eine Ausbildung des langsam laufenden Polringes in Draufsicht, wobei Oxidmagnete 70 zwischen Weicheisenwinkeln 71 angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, zum Luftspalt hin eine höhere Induktion zu erhalten, als sie mit Sintermagneten sonst erzielbar ist.

009884/1390

BAD

im Schnitt^·

Fig. 7b zeigt . einen aussen laufenden Polring/f~aer aus einem permanentmagnetischen Ring 73» der axial magnetisiert ist, und zwei spiegelsymmetrischen Weicheisenformteilen 74 und 74' besteht. Die Weicheisenformteile bestehen aus Verbindungsringen 75 und Klauenpolen 7β, die vorzugsweise verjüngend ausgebildet sind. Je weniger Pole 76 gleichzeitig im-Eingriff stehen,desto grosser muss der .Querschnitt der Rucksdfl-ussringe 75 sein, damit die gesamte Umfangserstreckung des Magneten 73 ausge nutzt wird.

Fig. 7c zeigt einen ähnlichen Aufbau sines Ringes mit Klauenpolen, bei.dem mehrere Magnetringe 73' wiederum axial magnetisiert zwischen Klauenpolringen 74' angeordnet sind. Die nebeneinander liegenden Klauenpole 76' bilden einen Nordpol, die nebeneinander liegenden Klauenpole 77 bilden einen Südpol. Diese Anordnung ermöglicht die Verwendung von Werkstoffen extrem hoher Koerzitivkraft, insbesondere auf Samarium- oder Cer-Basis, die Magnete extrem geringer Erstreckung in Magnetisierungsrichtung erforderlich machen.

Die in Pig. 1-4 besonders herausgestellten erfindungsgemässen magnetischen Getriebe sind aufgebaut als zweiphasige, zirkuläre oder elliptische Drehfeldsysteme, in dem die vier Leitstücke 17 jeweils zwei um -W zeitlich versetzte Wechselfelder erzeugen, wenn einer der beiden Polringe gegenüber dem Leitstückring bewegt wird.

008884/1390

BADORIQ(NAL

Die Figuren 8a-c zeigen im einzelnen den Verlauf des magnetischen Kraftflusses bei drei ausgezeichneten Stellungen der beiden hier beweglichen Polringe gegenüber dem raumfesten Leitstückring, der aus der Gesamtheit der Leitstücke 17 gebildet wird.

Fig. 8a zeigt den schnell kaufenden Polring 14 in horizontaler Stellung mit links gelegenem Nordpol 15, von dem aus die Kraftlinien das Leitstück 17a durchsetzen und über drei Südpole 13, von denen der mittlere durch ein χ markiert ist, und den ferromagnetisqhen Mantel des Polringes 11 sowie über dessen Nordpole 12 und das Leitstück 17b zurückfliessen zum Südpol 16 des inneren Polringes. Die dadurch fixierte Lage der Polringe zueinander ist stabil.

Wird nun, wie in Fig. 8b gezeigt, der Polring 11 im Uhrzeigersinn bewegt um eine halbe Breite seiner Polfläche, so verzweigt sich der magnetische Kraftfluss auf die Leitstücke 17a/17b und 17a¹/ und 17b¹; dadurch wirkt auf den Polring 14 eine Kraft ein, die ihn ebenfalls im Uhrzeigersinn zu verdrehen sucht. Ihre nächste stabile Lage erreichen die beiden Polringe 11 und 14 in der in Fig. 8c gezeigten Stellung, wobei der schnell laufende Polring 14 einen um den Faktor m = 9 grösseren Winkelbetrag durchlaufen hat, als der langsam laufende Polring 11.

Der beschriebene Bewegungsablauf wird bestimmt durch die Lage der Polflächen 21 der Leitstücke 17, die dem langsam laufenden Polring zugewandt sind und die Lage der Polflächen 22 der Leitstücke, die dem schnell laufenden Polring zugewandt sind. Die Polflächen 21 ein und desselben Leitstückes verbinden jeweils gleichnamige Pole miteinander, ihr Winkelabstand ist also durch den Winkelabstand 27 der Zentren 25 und 25' benachbarter Pole des langsam laufenden Polringes 11 bestimmt. Wesentlich für das Übersetzungsverhältnis und den Drehsinn des Getriebes ist neben dem Verhältnis der Polzahlen der beiden Polringe 11 und 14 vor allem der Winkeläbstand

2¹J der Zentren 23 und 23' benachbarter Leitstücke 17 und- 17'_._..,

Bei den bevorzugten Ausführungen, die in den Figuren] la bis 4d be«· schrieben wurden, wurde auch gezeigt, dass dieser Winkelabstand die Oesetzmässigkeiten ganzer Gruppen von Getrieben mathematisch · definiert. 009814/1ίίθ

BAOORtQ)NAL

In diesem beschriebenen Bewegungsablauf wurde vorausgesetzt,
dass der Leitstückring festgehalten wird, Hält man jedoch statt dessen den langsam rotierenden Polring 11 mit der grösseren
Polzahl fest, so ergibt sich in allen Fällen ein Übersetzungsverhältnis

m₁ = -(m - 1).

Hält man schliesslich den schnell laufenden Polring 14 mit der kleineren Polzahl fest, -so ergibt sich zwischen dem Leitstückring und dem langsam laufenden Polring ein übersetzungsverhält; nis

nip =

m - 1

009884/1390

JAMii.};:■■·■;..-. ÜMi

Damit ergibt sich prinzipiell für alle magnetischen Getriebe die Möglichkeit, mit einem Getriebe durch Wahl der Kopplung eines der Elemente 11, 14 oder 17 mit dem raumfesten Gehäuse 3 verschiedene Übersetzungsverhältnisse zu verwirklichen. Dieser Vorteil kann durch die erfindungsgemässe koaxiale Bauweise der beschriebenen magnetischen Getriebe voll wahrgenommen werden.

Die beiden in der Fig. 9a und 9b dargestellten/Getriebe sind durch den Sonderfall . Magnetischen

Betrag m = 1
gekennzeichnet.

In den gezeichneten Beispielen ist eine 4-polige Ausführungsform gewählt, was aber prinzipiell unerheblich ist. Diese Getriebe haben mit den in den Pig. Ia-¹Jd .gezeigten Beispielen das Prinzip des zwejphasigen Drehfeldaufbaues gemeinsam, stellen jedoch keine typischen Vertreter grösserer Getriebegruppen vor.

Die oben als Charakteristik genannten Parameter haben in beiden Fällen folgende Werte:

ρ = q = 8

r = r = r = l6
ρ q ο

Der Unterschied zwischen Fig. 9a und 9b besteht darin, dass im ersten Falle die Leitstücke 17 radial verlaufen, während im zweiten Falle die Leitstücke 17a geschränkt zu den Leitstücken 17a¹ und ebenso die Leitstücke 17b geschränkt zu den Leitstücken 17b^! verlaufen, so dass sich gemäss der in Fig. 8 erläuterten Funktionsweise die Drehriohtung des Polringes 14 im Falle der Fig. 14b umkehrt gegenüber Fig. 14a.

Die Figuren lOa-lOd zeigen weitere Möglichkeiten der Ausbildung erfindungsgemässer Magnetgetriebe, wobei von Jeder dargestellten Form wieder eine Reihe abgeleitet werden kann. Im Hinblick auf

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den geringeren Abnutzungsgrad der in diesen Figuren lOa-lOd dargestellten Ausführungsformen ist jedoch darauf verzichtet worden.

Fig. 10a. zeigt ein Magnetgetriebe mit dreiphasigem Drehfeld. Während das Leitstück 17' vom Nordpol 12' voll überdeckt wird, ist das Leitstück 17" erst teilweise vom Nordpol 12" überdeckt, so dass die Induktion dieses Poles geringer ist. Das Leitstück 17¹" ist noch ohne Induktion. Seine Induktion nimmt in gleicherflMasse· zu, wie die Induktion des Leitstückes 17' abnimmt.

Fig. 10 b zeigt einen gleichartigen Grundaufbau, bei dem die Leitstücke 17' und 17"' mit den Leitstücken der Fig. 10a praktisch identisch sind, während das Leitstück 17" zum langsam laufenden Polring hin die doppelte Polbreite aufweist. Die Leitstücke 17' und 17"' bewirken einen rein zweiphasigen Betrieb. Das Leitstück 17" dient zur Vergrösserung der Durchflutung, weil der Nordpol 12' den Pol 17"'■ solange überdeckt, wie die beiden Leitstücke 17' und 17"' nacheinander überdeckt sind.

Fig. IQc zeigt eine Ausbildung mit 4 Leitstücken, von denen drei Leitstücke 17', 17'', 17"' jeweils einem Pol des langsam laufenden Polringes gegenüberstehen, während das vierte Leitstück 17"" jeweils zwei gleichnamigen Polen des langsam laufenden Polringes gegenübersteht, wodurch die Luftspaltinduktion verringert wird, was zu kleinerer Streuung und höherem Ausnutzungsgrad führt.

Fig. IQd zeigt eine Anordnung für das Übersetzungsverhältnis m = 2 : 3. Der vierpolige schnell laufende Polring 14 erhält über die Leitstücke ein nicht gleichförmiges Drehfeld, welches von den 6 Polen des langsam laufenden Polringee U erzeugt wird. Die Leitstücke 17 und 17' erzeugen ein zweiphasiges gegenläufiges Drehfeld, während die übrigen Leitetücke dem Rückschluss dienen und nur magnetische Wechselfelder zur Drehmomentenerzeugung anbieten. Der Ungleichförmigkeitsgrad, der insbesondere bei dieser Auführungsform erheblich ist, kann bei Misch-

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und Emulgiergeräten vorteilhaft ausgenutzt werden. Ist hoher Gleichförmigkeitsgrad gewünscht, so lässt sich dieser durch An-. Ordnung von Polen und Leitstücken auf Schraubenlinien, wie dies von Elektromotorenankern bekannt ist, erzielen.

. Fig. 11 zeigt einen Kurzschlussläufer 90 mit der Käfigwicklung 91 ■ im Schnitt, wobeijwxr eine Symmetriehälfte zur Rotationsachse 92 dargestellt ist. Der aussenliegende Polring besteht aus zwei konkaven Rotationskörpern 93 und 93' aus Permanentmagnetwerkstoff, die in einem Eisenrückschlussring 9^ gehalten sind. Der stationäre Weicheisenpol 95 ist nach innen konvergierend aufgebaut, damit die Induktion, die im Luftspalt 9.6 durch die Magnetqualität begrenzt ist, im Luftspalt 97 heraufgesetzt wird.

Fig. 12 zeigt ein Rührwerk, das durch ein erfindungsgemässes untersetzendes magnetisches Getriebe angetrieben wird. Auf. der Motorwelle 101 des abgebrochen gezeigten Motors ist der innere schnell laufende Polring 102 befestigt; der Leitstückring wird aus geblechten Leitstücken 103 gebildet und treibt mit seinem Drehfeld den langsam laufenden äusseren Polring 106 mit dem Rührer 105 an, dessen Nabe auf einer Lagerkugel 107 abgestützt ist. Als Unterstützung der Lagerkugel dient ein^onische Hül^e 108, die mit der Trennmembran 109 hermetisch verbunden ist,»die die Leitstücke 103 ummantelt und den Motor gegen den Flüssigkeitsraum des Rührwerkes abdichtet.

Fig. 13 zeigt eine Bohrlochpumpe, bei der ein Motor 111, der in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse 110 untergebracht ist, den Polring 112 eines magnetischen Getriebes mit dem Leitatückring antreibt. In einer konisch ausgebildeten Trennwand 114 läuft der hochtourige Polring 115» der konisch ausgebildet ist und auf Schraubenlinien verlaufende Kanäle 116 aufweist, die eine geringe Flüssigkeitsmenge in den magnetischen "Luftspalt" befördern. Dadurch bildet sich eine hydrodynamische Schmierung aus, . wodurch weitere Lager erübrigt werden.

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Der Wasserzulauf erfolgt durch die Öffnungen 118. Die initumlaufende Kappe 119 verhindert ein Eindringen von Sand in den durch die Trennwand gebildeten Raum. Da der Förderdruck der Pumpe sich mit dem Quadrat der Drehzahl ändert, ersetzt bei der erfindungsgemässen Ausführung ein Pumpenlaufrad 117 bei einer Übersetzung von 3 : 1 insgesamt 9 konventionelle Laufräder, wodurch die Pumpe stark vereinfacht wird.

Fig. 14 zeigt ein erfindungsgemässes magnetisches Getriebe nach Fig. 5 zur Erhöhung der Drehzahl eines Pumpenrades 123. wodurch sich die Pumpe sehr kompakt aufbauen" lässt. Die Leitstücke 17 sind aus übereinander angeordneten Blechen aufgebaut; der Polring 12 0 besteht aus radial magnetisieren Permanentmagneten, die durch den Rückschlussring 121 miteinander magnetisch leitend verbunden sind. Der Polring 122 ist in gleicher Weise.wie in Fig. 5 beschrieben, aufgebaut und treibt den Pumpenläufer an. Zum hermetischen Abschluss des Pumpeninneren ist eine Trennwand 124, als Kalotte ausgebildet, vorgesehen Der gerzeigte Motor 125 treibt über die Radscheibe 126 den äüsseren Polring an.

Fig. 15 zeigt eine gleichartige Strömungsmaschine wie Fig. 14, jedoch als Kompressor, insbesondere für Kältemittel, ausgebildet. Bei diesen Kompressoren ist die hermetische Abdichtung von sehr grosser Bedeutung, da durch Wellenabdichtungen stets Kältemittelverluste auftreten. Da die Drehzahl von Kompressoren wesentlich grosser ist als die von Pumpen, sieht die Erfindung für die Leitstücke 130 einen Aufbau aus extrem dünnen Blechen mit geringsten Ummagnetisierungsverlusten, wie sie bei Tonfrequenztransformatoren Verwendung findet, vor. Zwischen den Permanentmagnetstücken 131 des äusseren Polringes und den Leitstücken 130 sind aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende Polschuhe 132 vorgesehen. Die Trennkalotte 134 ist vorzugsweise aus Kunststoffmaterial, z. B. Glasfaser-verstärktem Epoxyd aufgebaut, welches durch galvanisch oder durch Verdampfung aufgetragenes Metall in dünnster Schicht gasundurchlässig gemacht wird. '

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Claims

- 2k -

Patentansprüche

Magnetisches Getriebe mit drei Elementen, von denen eines / zwischen den beiden anderen angeordnet ist, mindestens eines einen Permanentmagneten oder Elektromagneten enthält und mindestens zwei der drei Elemente unabhängig voneinander drehbar sind, wobei die zwei Elemente zwischen denen das dritte angeordnet ist, Polringe mi£ diesem*dritten Element zugewandten permanenten oder induzierten Polen sind, deren J Anzahlen in den beiden Polringen dem übersetzungsverhältnis ' entsprechen und deren Vorzeichen längs des Umfanges der Polringe abwechseln; das dritte zwischen den Polringen angeordnete Element aus magnetisch voneinander praktisch getrennten, über den Umfang verteilten Leitstücken aus leicht ummagnetisierbarem ferromagnetisehern Material besteht, die den beiden Polringen zugewandte Polflächen aufweisen und deren Anzahl grosser als die Anzahl der ⁿole des Polringes mit der kleineren Polzahl ist; und die'Zentren der Polflächen benachbarter Leitstücke (in Umfangsrichtung gesehen), die dem Polring mit der grösseren Anzahl von Polen zugeordnet sind, in einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, der von dem Winkelabstand und dem ganzzahligen Vielfachen desselben der Zentren benachbarter Pole dieses Polringes mit der grössten Polzahl verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstücke (17) so ausgebildet sind, dass der durch einen Pol des Polringes (I¹O mit der kleineren Polzahl fliessende Magnetfluss auf mindestens 2 Pole des Polringes (11) mit der grösseren Polzahl verteilt wird. . /

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Magnetisches Getriebe nit drei Elementen, von denen eines zwischen den beiden anderen angeordnet ist, mindestens, eines einen Permanentmagneten oder Elektromagneten enthält und mindestens zwei der drei Elenente unabhängig voneinander drehbar sind, wobei die zwei Elemente zwischen denen das dritte angeordnet ist, Polringe mit diesem dritten Element zugewandten permanenten oder induzierten Polen sind, deren Anzahlen in den beiden Polringen dem Übersetzungsverhältnis entsprechen und deren Vorzeichen längs des Unifanges der Polringe abwechseln; das dritte zwischen den Polringen angeordnete Element aus magnetisch voneinander praktisch getrennten, über den Umfang verteilten Leitstücken aus leicht umiaagnetisierbarem ferromagnetischem Material besteht, die den beiden Pol- M ringen zugewandte Polflächen aufweisen und deren Anzahl grosser als die Anzahl der Pole des Polringes mit der kleineren Polzahl ist; und die Zentren der Polflächen benachbarter Leitstücke (in Umfangsrichtung gesehen), die dem Polring mit der gröaseren Anzahl von Polen zugeordnet sind, in einem Winkelabstand von- . einander angeordnet sind, der von dem Winkelabstand und dem .

ganzzahligen Vielfachen desselben der Zentren benachbarter Pole dieses Polringes mit der grössten Polzahl verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dem Polring (11) mit der grösseren Polzahl zugekehrte Fläche eines Leitstückes (17) mindestens so breit als der Abstand zweier benachbarter Polzentren dieses Polringes ist.. %

3. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Polring (11) mit der größten Anzahl von Polen und der die Leitstücke (17) enthaltende Ring ineinander liegende Hohlzylinder sind.

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4. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da/1 der Polring (I¹I) mit der kleinsten Anzahl von Polen von einem Zylinder umschrieben ist, dessen axiale Länge mit dem ande-

• ren Polring (11) annähernd zusammenfällt und daß er mit dem die Leitstücke (17) enthaltenden Ring einen Luftspalt bildet.

5. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe (11) und (14) scheibenförmig ausgebildet sind und mit.dem Leitstück (17) enthaltenden Ring ebene Luftspalte bilden.

6.« Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Luftspalte zwischen den Ringen (11 oder 14) und dem Leitstück (17) enthaltenden Ring durch' konzentrische Kugeloberflächen begrent Ist, wobei entweder der äußere Polring konkav und die diesem Polring zugekehrte Polfläche der Leitstücke konvex sind oder aber der innere Polring konvex und die diesem Polring zugekehrten Polflächen der LeItstücke konkav ausgebildet sind.

7. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenneeichnet, daß wenigstens einer, der Luftspalte zwischen den Ringen (11 oder 14) und dem Leitstück (17) enthaltenden Ring durch konzentrische Kegelflächen begrenzt ist.

8. Magnetisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Leitstücke (17) doppelt so gross wie die Zahl der Pole.(15, 16) des Polringes■(14) mit 4er geringsten Polzahl ist. \

0 0 ;

9. Magnetisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Leit stücke _(17, 17¹·, 17"') dreifach so gross ist wie die Zahl der Pole (15,l6) des Polringes (14) mit der geringsten Polzahl.

10. Magnetisches Getriebe nach Anspruch i oder 9, dadurch gekennj zeichnet, dass die Polfläohenbreite (28) der Leitetücke (17) in Umfangsrichtung kleiner oder gleich der Hälfte des Abstandes gleichnamiger Pole ist. - ...

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11. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 10,. dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabstand (24) der Zentren der Polflächen benachbarter Leitstücke (17, 17') dem k-fachen Vielfachen des Winkelabstandes gleichnamiger Pole (12) zuzüglich der Polflächenbreite (28) in Umfangsrichtung entspricht, wobei k Null oder eine ganze Zahl sein kann. j

12. Magnetisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für das Übersetzungsverhältnis 1 : (4k + 1), wobei k Null oder eine natürliche Zahl ist, dadurcü gekennzeichnet, daß der Winkelabstand (24)-der Zentren (23, 23') der Polflächen (21) benachbarter Leitstücke (17, 17'), die dem Polring (11) mit der größten Polzahl zugewandt sind, gleich der Hälfte des Abstandes (27) der Polzentren (25, 25^J) benachbarter Pole (12, 13) des Polringes (11) ist.

13· Reversierendes magnetisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1-11 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : (4k - 1), wobei k eine natürliche Zahl ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabstand (24) der Zentren (23, 23') der dem Polring (11) mit der grösseren Polzahl zugewandten Polflächen (21) benachbarter Leitstücke (17, 17') dem 1,5-fachen Winkelabstand (27) der Zentren benachbarter 1 / Pole entspricht.

14. Magnetisches Getriebe nach einem c$er Ansprüche 1-11 m

oder ^ für das Übersetzungsverhältnis 1 : 2(k-f- 1), wobei k Null/eine natürliche Zahl ist, dadurch gekennzeichnet,.dass die Zentren (23, 23') der dem Polring (11) mit der grösseren . Polzahl zugewandten Polflächen (21) benachbarter Leitstücke einmal einen Winkelabstand (24) voneinander haben, der dem 2,5-fachen Winkelabstand (27) der Zentren gleichnamiger Pole entspricht und dass auf dem restlichen Umfang die Zentren benachbarter Polflächen verschiedener Leitstücke einen Winkelabstand voneinander haben, der dem halben Winkelabstand der Zentren benachbarter ungleichnamiger Pole entspricht.

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15. Reversierendes magnetisches Getriebe nach einen der Ansprüche 1 - il für das Übersetzungsverhältnis 1 : 2(k - 1), wobei k eine natürliche Zahl ist, dadurch gekennzeichnet, dass'die Zentren (23, 23') der dem Polring (11) mit der grösseren Polzahl zugewandten Polflächen (21) benachbarter Leitstücke einmal einen Winkelabstand (24) voneinander haben, der dem 3,5-fachen Winkelabstand (27) der Zentren (25, 25') gleichnamiger Pole entspricht und dass auf dem restlichen

. Umfan'g die Zentren benachbarter Polflächen verschiedener Leitstücke einen Winkelabstand voneinander haben, der dem 1,5-fachen Winkelabstand der Zentren benachbarter ungleichnamiger Pole entspricht. ■

oder 2

16. Magnetisches Getriebe nach Anspruch VT^adurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Polringe (11, Ii) vom Leitstücke (17) enthaltenden Ring durch eine hermetisch dichtende, jedoch magnetisch durchlässige Wand. (55) getrennt ist.

17· Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 und 6 mit auf einer sphärischen Fläche liegendem Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeprägten Pole des Leitstücke (17) enthaltenden Ringes und des Polringes (14) mit der geringeren Polzahl auf dem Mantel eines Kegels verlaufen, dessen Spitze / durch den Mittelpunkt der Unterstützung geht, wodurch der Polring nach einer Verschwenkung in eine Taumellage in die Rotationslage zurückgeschwenkt wird.

18. "Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe (11 und H) gleiche Polzahlen aufweisen und der Leitstückring (17) drehbar gelagert ist."

19. Magnetisches Getriebe nach Anspruch l<"dadurch gekennzeichnet, dass einer der Polringe(lloder Ji) wie der Käfigläufer -eines Elektro-Motors aufgebaut ist.

odor

20. Magnetisches Getriebe "nach Anspruch ^dadurch gekennseichnet, dass einer der Polring (11 oder 111) aus leicht ummagnetisiertjarem permanentmagnetischem Material ausgebildet ist.

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21. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 f~~aa.durch gekennzeichnet, dass die Leitstücke (17, 17' usw.) miteinander durch schmale Stege verbunden sind.

oder 2 ,

22. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1/iaadurch gekennzeichnet, dass die Leitstücke(17) aus aufeinandergelegten, zueinander isolierten Blechen ausgebildet sinti.

oder 2 23· Magnetisches Getriebe nach Anspruch \C dadurch gekennzeichnet, dass der die Leitstücke (17) enthaltende Ring aus einem spiralig aufgewickelten Blechstreifen aufgebaut ist.

oder 2

24. Magnetisches Getriebe nach Anspruch !/"""dadurch gekennzeichnet,

dass der die Leitstücke (17) enthaltende Ringe als Blechstreifen ausgebildet ist, der zu einem Spiralwendel mit zweikegeliger oder -kugeliger Konfiguration aufgewickelt ist.

oder 2j

25. Magnetisches Getriebe nach Anspruch l/f""dadurch gekennzeichnet,

dass die Bleche (95) auf Kegelmänteln verlaufen.

oder 2 j

26. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1/f dadurch gekennzeichnet,

dass die Pole (12, 13 oder 15, 16) oder die Leitstücke (17) auf Schraubenlinien verlaufen.

oder 2y

27. Magnetisches Getriebe nach Anspruch l^tmd/oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame'Fläche eines der Polringe (11, 14) mit dem aus Leitstücken (17) gebildeten Ring als hermetisch dichtende Wandung ausgebildet ist" und dass diese Wandung oder der gegenüber dieser Wandung.bewegte Polring oder der Leitstücke enthaltende Ring spiralig verläufende Rillen aufweis'b , in denen sich durch Mitnahme des zwischen den beiden Elementen befindlichen Mediums ein hydrodynamischer

. Druck .aufbaut, der eine ausreichende Schmierung der aneinander vorbeigleitenden Flächen bewirkt.·

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28. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polring (11 oder Ik) aus einem axial magnetisierten Ringmagneten (73) besteht ., in den Klauenpole (76) hineinragen und bei dem die Klauenpole verbindenden Ringe (75) aus weichmagnetischem Material einen Querschnitt haben, der ausreichend ist, um den jeweils im Eingriff befindlichen Klauenpolen den gesamten Magnetfluss zuzuführen.

odor

29. Magnetisches Getriebe nach Anspruch lj^mi't Polring (H' und/oder

l4), dadurch gekennzeichnet, dass der Polring aus mehreren axial magnetisierten Permanent-Magnetringen (73¹) besteht, die zwischen sich Weicheisenringe (74) mit Klauenpolen (76 und 77) einschliessen.

30. Kreiselpumpen für Flüssigkeiten oder Gase, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor (111) einen Polring (112) antreibt, der iTber einen Leitstückring (113) einen als Kegelabschnitt ausgebildeten Polring (115) antreibt, wobei die dem Luftspalt zugewandte« spiralig verlaufenden Kanäle (116) vorgesehen sind.

31. Kreiselpumpen nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass Motor (111) und Polring (112) in einem^iehäuse (110) durch eine Trennwand (Il4) hermetisch / abgedichtet sind.

32. Kreiselpumpen nach Anspruch 30/aadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpenlaufrad (117)». mit/der Saugseite zum Polring (115) weisend, mit diesem verbunden ist.

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33· Kreiselpumpe mit Ma|jnetgetriebe nach Anspruch yf""3a3urch gekennzeichnet, daae der schnell laufende Polring (54) sphärisch . ausgebildet ia*r und mit dem Kreiselrad (56) eine Einheit bildet upd dass die Magnetpolzentren des Polringes (54) und des ; Ltfit-stückringes (53) auf einem Kegelmantel (59) liegen

und daes das Kreiselrad in an aioh bekannter Weise im Zentrum

' der/Kugel axial unterstützt ist.

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34. Kreiselpumpe nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,

dap der Leitstückring aus einer Blechspirale aufgebaut ist.

35. Kreiselpumpe mit Magnetgetriebe nach Anspruch l/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der langsam laufepde Polring (120) einen Hohlzylinder bildet und über aus B^echscheiben zusammengesetzten Leitstücken (17) den Pouring (122) antreibt.

36. Pumpe nach Anspruch 35, dadurch/gekennzeichnet, daß die Leitstücke (130) zwischen z^fei konzentrischen Kugelschalen liegen.

37« Pumpe nach Anspruch^35, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen an Magnetwerkstoff (120, 121) des eisernen Polringes ein Vielfaches von dem Volumen des Magnetwerkstoffs (122) desrlangsam laufenden Polrings ausmacht.

38. Pumpe für Flüssigkeiten und Gase mit Magnetgetriebe nach 'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkalotte aus nicht-metallischem Werkstoff besteht.

39. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere zum Antrieb von Strömungsmaschinenläufern, dadurch gekennzeichnet, daß als permanentmagnetischer Werkstoff Magnete mit Samarium oder Cer Verwendung finden.

40. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 39, insbesondere zum Antrieb von Strömungsmaschinenläufern, dadurch gekennzeichnet . daß nur der schnell laufende Polring -Samarium- oder Cer-Magneten trägt. . ,

41. Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens ein Polring aus einem axial magnetisierten permanenten Ringmagneten und durch Verbindungsringe (75) mit dem Ringmagneten verbundenen Klauenpolen (76, 77) besteht,

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dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenquerschnitt Jedes Verbindangsringes so groß gewählt 1st, daß der gesarate von dem Ringmagneten ausgehende magnetische Kraftfluß praktisch ohne Verluste den mit den Leitstücken in Wechselbeziehung .stehenden Polen (76, 77) zugeleitet wird.

Magnetisches Getriebe nach Anspruch 4l·, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Ve-: bindungsringe (75) sich zu den mittleren Querschnitten dar Klauen (76, 77) wie der größte Abstand benachbarter Polflächen des Leitstückrings zum Polabstand des Polrings mit der größeren Polzahl verhalten.

Magnetisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestabstand gleichseitiger Polflächen des gleichen Polstücks doppelt so groß oder größer ist als der Abstand der Polzentren des Polrings, dem die genannten Polflächen zugekehrt sind.

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