DE102006021724A1

DE102006021724A1 - Mehrstufige Magnetkupplungsspule

Info

Publication number: DE102006021724A1
Application number: DE102006021724A
Authority: DE
Inventors: Alfred Lim Livonia Poy
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2006-11-16
Also published as: US7467701B2; JP2006313017A; US20060249348A1

Abstract

Eine elektromagnetische Kupplung umfasst eine mit einer Welle drehbar verbundene und in Bezug auf die Welle axial bewegliche Ankerplatte, einen in Bezug auf die Welle drehbaren Rotor und eine in einem Spulengehäuse untergebrachte Vielzahl von elektromagnetischen Spulen, wobei bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen ein Magnetfeld die Ankerplatte in Kontakt mit der Riemenscheibe zieht, sodass der Rotor und die Welle drehbar verbunden sind. Die Magnetspulen sind an eine gemeinsame Energiequelle angeschlossen, die die Magnetspulen mit einer gemeinsamen, nicht variierenden Spannung versorgt, und ein Hauptsteuerschalter führt den Magnetspulen selektiv Energie von der Energiequelle zu. Die Magnetspulen sind elektrisch parallel zueinander geschaltet, und jede Spule hat einen Schalter, durch den zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke jede einzelne Spule unabhängig von den anderen Spulen einzeln oder in einer beliebigen Kombination erregt werden kann.

Description

Fachgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine mehrstufige elektromagnetische Kupplung. Sie bezieht sich speziell auf eine elektromagnetische Kupplung mit einer Vielzahl von einzeln erregten Magnetspulen.
Hintergrund der Erfindung
Dem Stand der Technik entsprechende Magnetkupplungen weisen eine einzige Spulenwicklung in der Erregerspule auf. Zur Variation der Stärke des Magnetfelds wird die an der Magnetspule anliegende Spannung variiert. Da die zur Variation der Versorgungsspannung erforderlichen elektrischen und elektronischen Komponenten kompliziert und kostenintensiv sind, besteht ein Bedarf an einer elektromagnetischen Kupplung, die ein variables elektromagnetisches Feld ohne Verwendung komplizierter spannungsvariierender Geräte bereitstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
In einem Aspekt der Erfindung wird ein Verdichter bereitgestellt, der mit einer elektromagnetischen Kupplung ausgestattet ist, die eine mit einer Welle drehbar verbundene und in Bezug auf die Welle axial bewegliche Ankerplatte, eine relativ zur Welle drehbare Riemenscheibe und eine in einem Spulengehäuse untergebrachte Vielzahl von elektromagnetischen Spulen umfasst. Wenn mindestens eine der elektromagnetischen Spulen erregt wird, zieht ein Magnetfeld die Ankerplatte in Kontakt mit der Riemenscheibe, sodass die Riemenscheibe und die Ankerplatte über Reibung zwischen der Riemenscheibe und der Ankerplatte drehbar miteinander verbunden sind. Die elektromagnetischen Spulen werden unabhängig voneinander erregt, sodass sie zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit unterschiedlicher Stärke einzeln oder in einer beliebigen Kombination erregt werden können. In einem anderen Aspekt sind die Magnetspulen an eine gemeinsame Energiequelle angeschlossen, die die Magnetspulen mit einer gemeinsamen, nicht variierenden Spannung versorgt. Die elektromagnetische Kupplung enthält einen Hauptsteuerschalter zur wahlweisen Zuführung der Energie von der Energiequelle an alle Magnetspulen der elektromagnetischen Kupplung.
In einem wiederum anderen Aspekt sind die Magnetspulen elektrisch parallel zueinander geschaltet, und jede Spule besitzt einen Schalter, sodass jede einzelne Spule unabhängig von den anderen Spulen erregt werden kann.
In einem noch anderen Aspekt sind die Vielzahl der Magnetspulen innerhalb des Spulengehäuses axial zueinander ausgerichtet, und in einem weiteren Aspekt sind die Vielzahl der Magnetspulen innerhalb des Spulengehäuses radial zueinander ausgerichtet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die voranstehenden sowie weitere Vorteile der Erfindung sind für Fachleute aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer Vorzugsausgestaltung leicht erkennbar, wenn diese angesichts der zugehörigen Zeichnungen betrachtet wird, in denen sind:
1 eine perspektivische Ansicht eines Verdichters der Erfindung;
2 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 in 1;
3 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung; und
4 eine der 2 ähnliche, als Schnitt dargestellte Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung.
Beschreibung der Ausgestaltungen
In 1 ist ein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneter erfindungsgemäßer Verdichter für ein Kraftfahrzeug allgemein dargestellt. Der Verdichter 10 umfasst ein Verdichtergehäuse 12 und eine Riemenscheibe 14. Die Riemenscheibe 14 ist auf dem Verdichtergehäuse 12 drehbar montiert und für die Aufnahme eines (nicht dargestellten) Riemens oder einer (nicht dargestellten) Kette ausgelegt, welcher bzw. welche Drehbewegung vom Kraftfahrzeugmotor auf die Riemenscheibe 14 überträgt.
Laut 2 enthält der Verdichter 10 eine innerhalb des Verdichters 10 drehbar montierte Welle 16. Sie treibt die inneren Komponenten des Verdichters 10 an. Die Welle 16 ist innerhalb des Verdichters 10 durch ein Lager 18 abgestützt. Aufgrund dieses Lagers 18 kann sich die Welle 16 relativ zum Verdichtergehäuse 12 drehen. Außerdem ist die Riemenscheibe 14 durch ein Lager 20 auf dem Verdichtergehäuse 12 abgestützt. Durch dieses Lager 20 kann sich die Riemenscheibe 14 relativ zum Verdichtergehäuse 12 drehen.
Der Verdichter 10 enthält eine elektromagnetische Kupplung 22 zum selektiven Verbinden der Riemenscheibe 14 mit der Welle 16, sodass eine Drehbewegung der Riemenscheibe 14 zwecks Antriebs des Verdichters 10 auf die Welle 16 übertragen wird. Die elektromagnetische Kupplung 22 besitzt eine Ankerplatte 24, die auf einem distalen Ende der Welle 16 montiert ist. Die Ankerplatte 24 ist derart montiert, dass sie sich in Bezug auf die Welle 16 und den Verdichter 10 axial bewegen kann. Die Ankerplatte 24 kann sich in einer Position befinden, in der sich zwischen der Ankerplatte 24 und der Riemenscheibe 14 ein Axialspalt 25 ergibt, wie in 2 zu erkennen ist. In dieser Position ist die Riemenscheibe 14 frei drehbar, und auf die Ankerplatte 24 wird keine Drehbewegung übertragen. Die Ankerplatte 24 kann sich jedoch in eine Position bewegen, in der sie die Riemenscheibe 14 kontaktiert. Wenn die Ankerplatte 24 mit der Riemenscheibe 14 in Kontakt ist, bewirkt die Reibung zwischen der Riemenscheibe 14 und der Ankerplatte 24 eine Drehbewegung, die von der Riemenscheibe 14 auf die Ankerplatte 24 und damit auf die Welle 16 übertragen wird. Innerhalb der Riemenscheibe 14 sind in einem Spulengehäuse 28 eine Vielzahl von elektromagnetischen Spulen 26 untergebracht. Wird mindestens eine der elektromagnetischen Spulen 26 erregt, so wird ein Magnetfeld erzeugt. Das Spulengehäuse 28 richtet das Magnetfeld über den Spalt 25 nach außen, sodass das Magnetfeld die Ankerplatte 24 axial in Richtung der Riemenscheibe 14 zieht. Kontaktiert die Ankerplatte 24 die Riemenscheibe 14, so hält das Magnetfeld den Kontakt der Ankerplatte 24 mit der Riemenscheibe 14 aufrecht, sodass durch Reibung eine Drehbewegung zwischen der Ankerplatte 24 und der Riemenscheibe 14 übertragen wird.
In 2 sind zwei Magnetspulen 26a, 26b dargestellt. Der speziellen Anwendung entsprechend, könnte die Erfindung allerdings mit jeder beliebigen, angemessenen Anzahl von Magnetspulen praktisch umgesetzt werden. Die Magnetspulen 26a, 26b werden unabhängig voneinander erregt. Die Magnetspulen 26a, 26b können zur Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden. Das ermöglicht es der elektromagnetischen Kupplung 22, bei Bedarf, wie z. B. während eines Startvorgangs oder bei hoher Belastung, eine hohe magnetische Kupplungskraft zwischen der Riemenscheibe 14 und der Ankerplatte 24 bereitzustellen. In diesen Situationen können zwecks Bereitstellung eines starken Magnetfelds ein großer Teil oder alle Magnetspulen 26 erregt werden, um die Ankerplatte 24 mit einer großen Kraft in Kontakt mit der Riemenscheibe 14 zu ziehen. Dadurch wird eine entsprechend große Reibungskraft zwischen der Riemenscheibe 14 und der Ankerplatte 24 bereitgestellt. Alternativ kann in Situationen niedriger Belastung ein Teil der Magnetspulen 26 unerregt bleiben, wodurch die elektromagnetische Kupplung 22 wirtschaftlicher betrieben und kein übermäßiger Strom verbraucht wird, wobei dennoch ein genügend starkes Magnetfeld bereitgestellt wird, um die Ankerplatte 24 in Kontakt mit der Riemenscheibe 14 zu halten, sodass zwischen beiden eine Drehbewegung übertragen wird.
In 3 sind die Magnetspulen 26a, 26b an eine gemeinsame, nicht variierende Energiequelle 30 angeschlossen. Zum selektiven Einschalten der elektromagnetischen Kupplung 22 ist zwischen den Magnetspulen 26a, 26b und der Energiequelle 30 ein Hauptsteuerschalter 32 angeordnet. Die Magnetspulen 26a, 26b sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, und jede Magnetspule 26a, 26b hat einen Schalter 34a, 34b, sodass jede einzelne Magnetspule 26a, 26b selbstständig erregt werden kann.
Wie in 2 dargestellt, sind die Magnetspulen 26a, 26b innerhalb des Spulengehäuses 28 axial zueinander ausgerichtet. Alternativ können die Magnetspulen 26a, 26b innerhalb des Spulengehäuses 28 radial zueinander ausgerichtet sein, wie in 4 dargestellt ist. Für den konkreten Anwendungsfall könnten Magnetspulen 26 in jeder zweckentsprechenden Anzahl benutzt und in jeder beliebigen Anordnung positioniert werden.

10: Verdichter
12: Verdichtergehäuse
14: Riemenscheibe
16: Welle
18: Lager
20: Lager
22: elektromagnetische Kupplung
24: Ankerplatte
25: Axialspalt bzw. Spalt
26, 26a, 26b: elektromagnetische Spulen bzw. Magnetspulen
28: Spulengehäuse
30: Energiequelle
32: Hauptsteuerschalter
34a, 34b: Schalter

Claims

Elektromagnetische Kupplung (22), umfassend: – eine mit einer Welle (16) drehbar verbundene Ankerplatte (24), die in Bezug auf die Welle (16) axial beweglich ist; – eine Riemenscheibe (14), die relativ zur Welle (16) drehbar ist; – eine Vielzahl von elektromagnetischen Spulen (26), die innerhalb eines Spulengehäuses (28) derart untergebracht sind, dass bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen (26) ein Magnetfeld die Ankerplatte (24) in Kontakt mit der Riemenscheibe (14) zieht, sodass die Riemenscheibe (14) und die Welle (16) über Reibung zwischen der Ankerplatte (24) und der Riemenscheibe (14) drehbar miteinander verbunden sind; – wobei die Magnetspulen (26) unabhängig von den anderen Spulen erregt werden, sodass die Magnetspulen (26) zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden können.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 1, wobei die Magnetspulen (26) an eine gemeinsame Energiequelle (30) angeschlossen sind, die eine gemeinsame, nicht variierende Spannung an die Magnetspulen (26) liefert.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 2, außerdem einen Hauptsteuerschalter (32) zur selektiven Zuführung der Energie von der Energiequelle (30) an jede der Magnetspulen (26) der elektromagnetischen Kupplung (22) umfassend.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 3, wobei die Magnetspulen (26) elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und jede Spule einen Schalter (34) hat, wodurch jede einzelne Spule unabhängig von anderen Spulen erregt werden kann.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26) innerhalb des Spulengehäuses (28) axial zueinander ausgerichtet sind.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26) innerhalb des Spulengehäuses (28) radial zueinander ausgerichtet sind.
Elektromagnetische Kupplung (22), umfassend: – eine mit einer Welle (16) drehbar verbundene Ankerplatte (24), die in Bezug auf die Welle (16) axial beweglich ist; – eine Riemenscheibe (14), die relativ zur Welle (16) drehbar ist; – eine Vielzahl von elektromagnetischen Spulen (26), die innerhalb eines Spulengehäuses (28) derart untergebracht sind, dass bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen (26) ein Magnetfeld die Ankerplatte (24) in Kontakt mit der Riemenscheibe (14) zieht, sodass die Riemenscheibe (14) und die Welle (16) über Reibung zwischen der Ankerplatte (24) und der Riemenscheibe (14) drehbar miteinander verbunden sind; – wobei die Magnetspulen (26) an eine gemeinsame Energiequelle (30) angeschlossen sind, die eine gemeinsame, nicht variierende Spannung an die Magnetspulen (26) liefert; – einen Hauptsteuerschalter (32) zur selektiven Zuführung der Energie von der Energiequelle (30) an jede der Magnetspulen (26) der elektromagnetischen Kupplung (22); – wobei die Magnetspulen (26) elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und jede Spule einen Schalter (34) hat, wodurch jede einzelne Spule unabhängig von anderen Spulen erregt werden kann, sodass die Magnetspulen (26) zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden können.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26) innerhalb des Spulengehäuses (28) axial zueinander ausgerichtet sind.
Elektromagnetische Kupplung (22) nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26) innerhalb des Spulengehäuses (28) radial zueinander ausgerichtet sind.
Verdichter (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – eine drehbare Welle (16) zum Antreiben des Verdichters (10); – eine drehbare Riemenscheibe (14) zum Ankuppeln an einen Ausgang des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs; und – eine elektromagnetische Kupplung (22), die für ein selektives Verbinden der Riemenscheibe (14) und der Welle (16) ausgelegt ist, sodass eine Drehbewegung von der Riemenscheibe (14) auf die Welle (16) übertragen wird; – wobei die elektromagnetische Kupplung (22) eine mit einer Welle (16) drehbar verbundene und in Bezug auf die Welle (16) axial bewegliche Ankerplatte (24) und eine Vielzahl von innerhalb eines Spulengehäuses (28) derart untergebrachten elektromagnetischen Spulen (26) umfasst, dass bei Erregung mindestens einer der elektromagnetischen Spulen (26) ein Magnetfeld die Ankerplatte (24) in Kontakt mit der Riemenscheibe (14) zieht, sodass die Riemenscheibe (14) und die Welle (16) über Reibung zwischen der Ankerplatte (24) und der Riemenscheibe (14) drehbar miteinander verbunden sind; – wobei die Magnetspulen (26) unabhängig von den anderen Spulen erregt werden, sodass die Magnetspulen (26) zwecks Bereitstellung eines Magnetfelds mit variierender Stärke einzeln oder in jeder beliebigen Kombination erregt werden können.
Verdichter (10) nach Anspruch 10, wobei die Magnetspulen (26) an eine gemeinsame Energiequelle (30) angeschlossen sind, die eine gemeinsame, nicht variierende Spannung an die Magnetspulen (26) liefert.
Verdichter (10) nach Anspruch 11, außerdem einen Hauptsteuerschalter (32) zur selektiven Zuführung der Energie von der Energiequelle (30) an jede der Magnetspulen (26) der elektromagnetischen Kupplung (22) umfassend.
Verdichter (10) nach Anspruch 12, wobei die Magnetspulen (26) elektrisch parallel zueinander geschaltet sind und jede Spule einen Schalter (34) hat, wodurch jede einzelne Spule unabhängig von anderen Spulen erregt werden kann.
Verdichter (10) nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26) innerhalb des Spulengehäuses (28) axial zueinander ausgerichtet sind.
Verdichter (10) nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl der Magnetspulen (26) innerhalb des Spulengehäuses (28) radial zueinander ausgerichtet sind.