DE1067516B

DE1067516B - Device for regulating electrical drives, preferably hoist drives, to low speeds

Info

Publication number: DE1067516B
Application number: DEE11335A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing O Grebe
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1955-09-27
Filing date: 1955-09-27
Publication date: 1959-10-22

Description

Einrichtung zur Regelung elektrischer Antriebe, vorzugsweise Hebezeugantriebe, auf kleine Drehzahlen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung elektrischer Antriebe, vorzugsweise Hebezeugantriebe, auf kleine Drehzahlen unter Verwendung einer Reibungsbremse, insbesondere einer elektromagnetisch lüftbaren Scheiben- oder Lamellenbremse, deren Magnetanker gegen feste Druckfedern lüftet.Device for controlling electrical drives, preferably hoist drives, to low speeds The invention relates to a device for controlling electrical Drives, preferably hoist drives, to low speeds using a friction brake, in particular an electromagnetically ventilated disc or Multi-disc brake, the magnet armature of which is released against fixed compression springs.

Es sind Einrichtungen zur Erzielung niedriger Geschwindigkeiten bei elektrischen Antrieben bekannt, bei denen eine mechanische Bremse verwendet wird, die durch ein elektrohydraulisches Hubgerät gelüftet wird. Das elektrohydraulische Hubgerät wird dabei durch einen Drehstrommotor betätigt, der an die Schleifringe des Hauptantriebsmotors, der als Drehstromschleifringläufermotor ausgebildet ist, angeschlossen ist, so daß eine von der Drehzahl des Hauptantriebsmotors abhängige Bremskraft erzielt wird. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig viel Raum benötigen, da das Hubgerät über Gestänge auf eine an einer Bremsscheibe angreifende Backenbremse einwirkt. Ein weiterer Nachteil ist der, daß die Lüftcharakteristik nicht ohne weiteres geändert werden kann, da die Drehzahl eines Drehstrommotors im wesentlichen durch die Frequenz bestimmt wird. Zur Änderung der Lüftcharakteristik sind also besondere Frequenzgeber erforderlich.There are facilities for achieving low speeds at known electrical drives in which a mechanical brake is used, which is ventilated by an electro-hydraulic lifting device. The electrohydraulic one The lifting device is operated by a three-phase motor connected to the slip rings the main drive motor, which is designed as a three-phase slip ring motor, is connected, so that a dependent on the speed of the main drive motor Braking force is achieved. These facilities have the disadvantage that they are proportionate need a lot of space, as the lifting device is attached to a brake disc via a linkage engaging shoe brake acts. Another disadvantage is that the ventilation characteristics cannot be changed easily because the speed of a three-phase motor is essentially determined by the frequency. To change the ventilation characteristics so special frequency generators are required.

Weiterhin ist eine Bremsvorrichtung mit Haupt-und Zusatzbremse bekanntgeworden, deren magnetischer Anker gegen feste Druckfedern lüftet. Eine weitere Feder, die den Druckfedern entgegenwirkt, dient dazu, das Lüften einer Zusatzbremse beim Lüften der Hauptbremse sicherzustellen. Diese Gegenfeder wirkt zwar zunächst auf die Haupt- und Zusatzbremse, jedoch hört ihre Wirkung auf, wenn die Bremsscheibe an einer Wellenschulter anliegt, so daß mit dieser Bremsvorrichtung eine Regelung der Bremskraft nicht möglich ist.Furthermore, a braking device with main and auxiliary brakes has become known, whose magnetic armature lifts against fixed compression springs. Another feather that counteracts the compression springs, is used to release an additional brake when releasing the main brake. Although this return spring initially acts on the main and additional brake, but their effect ceases when the brake disc is on a shaft shoulder is applied, so that it is not possible to regulate the braking force with this braking device is.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß der Magnetanker der Bremse mit dem einen Druck auf die Reibbeläge der Scheiben- oder Lamellen ausübenden Reibring durch ein oder mehrere Federelemente verbunden ist, die jeweils aus zwei einander entgegenwirkenden Federn bestehen.According to the invention it is now proposed that the magnet armature of the brake with the friction ring exerting pressure on the friction linings of the discs or lamellas is connected by one or more spring elements, each made up of two each other counteracting springs exist.

Durch die Verwendung einer Scheibenbremse kann die gesamte Bremseinrichtung sehr klein gehalten werden. Durch die Anordnung der besonderen Federn wird ein weiches Arbeiten der sonst stoßweise einfallenden und lösenden elektromagnetisch betätigten Scheiben- oder Lamellenbremse erreicht.By using a disc brake, the entire braking device can be kept very small. The arrangement of the special feathers makes it soft Work of the otherwise intermittently incident and releasing electromagnetically actuated Disc or multi-disc brake reached.

Zur Einschaltung einer bestimmten Motordrehzahl kann die Scheiben- oder Lamellenbremse von einer Spannungsquelle, deren Spannung mit der Motordrehzahl veränderlich ist, beispielsweise von der durch Gleichrichter, vorzugsweise Trockengleichrichter, gleichgerichteten Schleifringspannung bei Drehstromschleifringläufermotoren oder der an einem dem Motor vorgeschalteten Widerstand auftretenden Spannung bei Gleichstrommotoren, erregt werden.To switch on a certain engine speed, the disc or multi-disc brake from a voltage source, its voltage with the engine speed is variable, for example from the rectifier, preferably dry rectifier, rectified slip ring voltage for three-phase slip ring motors or the voltage occurring at a resistor connected upstream of the motor in the case of direct current motors, get excited.

Da die Lüftkraft bei der erfindungsgemäß verwendeten Scheiben- oder Lamellenbremse abhängig von der Höhe des Erregerstromes ist, kann die Lüftcharakteristik dieser Bremse in einfacher Weise mit Hilfe eines in den Erregerstromkreis eingeschalteten veränderbaren Widerstandes erfolgen. Die Lüftcharakteristik bzw. die Bremskraftcharakteristik kann also jederzeit sehr einfach geändert werden.Since the ventilation force in the inventive disc or Multi-disc brake depends on the level of the excitation current, the release characteristics can this brake in a simple manner with the help of a switched in the excitation circuit changeable resistance. The release characteristic or the braking force characteristic can therefore be changed very easily at any time.

Die elektromagnetisch betätigte Scheiben- oder Lamellenbremse wird vorzugsweise mit einem derart begrenzten Hub des Magnetankers ausgeführt, daß in dem magnetischen Kreis ein Mindestluftspalt verbleibt. Durch Veränderung des Verhältnisses von schaltbarem Luftspalt zu dem verbleibenden Luftspalt kann ebenfalls die Charakteristik der Scheiben- oder Lamellenbremse geändert werden. Wird der verbleibende Luftspalt groß gegenüber dem schaltbaren Luftspalt ausgeführt, so ist die Lüftkraft des magnetischen Ankers etwa proportional dem Quadrat der Erregerspannung, da die Stellung des Magnetankers praktisch keinen Einfluß auf die Lüftkraft hat. Dadurch wird ein weiches Arbeiten der Einrichtung erzielt. Wird dagegen umgekehrt der verbleibende Luftspalt klein gegenüber dem schaltbaren Luftspalt ausgeführt, so wird ein wesentlich steilerer Anstieg der Luftkraft und der Erregerspannung erzielt, da nun neben der Erregerspannung auch noch die Stellung des Ankers von Einfluß ist.The electromagnetically operated disc or multi-disk brake is preferably carried out with such a limited stroke of the armature that in a minimum air gap remains in the magnetic circuit. By changing the ratio from the switchable air gap to the remaining air gap can also be the characteristic the disc or multi-disc brake can be changed. Will be the remaining air gap large compared to the switchable air gap, the release force of the magnetic Armature approximately proportional to the square of the excitation voltage, since the position of the magnet armature has practically no influence on the ventilation force. This makes working smoothly the establishment achieved. If, on the other hand, the remaining one is reversed If the air gap is made small compared to the switchable air gap, then a significant one steeper increase in air force and excitation voltage achieved, since now next to the Excitation voltage also the position of the armature is of influence.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Schaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einem Hebezeug, wobei als Reibungsbremse eine elektromagnetisch luftbare Scheibenbremse verwendet wird.Fig. 1 of the drawing shows a circuit example of the invention Device in a hoist, with an electromagnetic friction brake airable disc brake is used.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Scheibenbremse.Fig. 2 shows the structure of the disc brake.

Der Antrieb der mit 10 angedeuteten Winde erfolgt durch einen von dem Drehstromnetz RST gespeisten Drehstrom-Asynchronmotor 11 mit Schleifringläufer 12. Die Reibungsbremse ist als Scheibenbremse 13 ausgebildet, die elektromagnetisch betätigt wird. Sie besitzt eine Erregerwicklung 14, die über die Leitung 15 gespeist wird, welche durch den Umschalter 16 entweder über den Gleichrichter 17 und den Transformator 18 an das Drehstromnetz RST oder über den Widerstand 19, den Gleichrichter 20 und den Transformator 21 an die Schleifringe des Schleifringläufers 12 bzw. an die Widerstände 22 angeschlossen werden kann.The winch indicated by 10 is driven by one of the three-phase network RST fed three-phase asynchronous motor 11 with slip ring rotor 12. The friction brake is designed as a disc brake 13, which is electromagnetic is operated. It has an excitation winding 14 which is fed via line 15 is, which by the switch 16 either via the rectifier 17 and the Transformer 18 to the three-phase network RST or via the resistor 19, the rectifier 20 and the transformer 21 to the slip rings of the slip ring rotor 12 and on the resistors 22 can be connected.

Der die Erregerwicklung 14 tragende Teil 23 ist an dem angedeuteten Gehäuse 24 des Motors 11 befestigt und trägt das zylindrische Bremsgehäuse 25, an welchem wiederum der Deckel 26 befestigt ist. Das Bremsgehäuse 25 weist innen einige Zähne 27 auf, die in Nuten des Magnetankers 28 eingreifen und diesen so an einer Drehung hindern, ihm aber eine Bewegung in axialer Richtung ermöglichen. Der Magnetanker 28 steht über die aus den Federn 29 und 30 bestehenden Federelemente mit dem Reibring 31 in Verbindung und wird durch die Federn 32, die auch einstellbar angeordnet werden können, bei stromloser Erregerspule 14 in Richtung auf den Reibring 31 zu bewegt, wodurch dieser einen Druck auf die Bremsbeläge 33 der Bremsscheibe 34 ausübt, die auf der Motorwelle 35 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Feder 30 wird dabei gespannt, während die Feder 29 entspannt wird.The part 23 carrying the excitation winding 14 is indicated on the Housing 24 of the motor 11 is fixed and carries the cylindrical brake housing 25 on which in turn the cover 26 is attached. The brake housing 25 has some inside Teeth 27 that engage in grooves of the armature 28 and so on one Prevent rotation, but allow it to move in the axial direction. The magnet anchor 28 stands over the spring elements consisting of springs 29 and 30 with the friction ring 31 in connection and is arranged by the springs 32, which are also adjustable can move towards the friction ring 31 when the excitation coil 14 is de-energized, whereby this exerts a pressure on the brake pads 33 of the brake disc 34, the is arranged axially displaceably on the motor shaft 35. The spring 30 is thereby stretched while the spring 29 is relaxed.

Die Wirkungsweise der Bremse ist folgende: Durch Einschalten des Erregerstromes wird der Magnetanker 28 entgegen der Kraft der Federn 32 von dem Teil 23 angezogen. Die Luftbewegung des Magnetankers 28 erfolgt also gegen eine stets wachsende Gegenkraft. Durch das Lüften des Magnetankers 28 kann sich die Feder 30 entspannen, wodurch der auf dem Reibring 31 lastende Bremsdruck vermindert wird. Gleichzeitig wird die Feder 29 gespannt, so daß die Kräfte der sich entspannenden Feder 30 und der gespannt werdenden Feder 29 allmählich gleich werden, wodurch die auf den Reibring 31 wirkende Kraft Null wird. Der Reibring 31 hat bis dahin seine räumliche Lage nicht geändert. Bei ständiger Weiterbewegung des Magnetankers beginnt sich nunmehr infolge des Gleichgewichtes der Kräfte der Federn 29 und 30 der Bremsring 31 von dem Reibbelag 33 der Bremsscheibe 34 abzuheben. Es wird also ein weiches Arbeiten der Bremse 13 ermöglicht. Der Hub des Magnetankers 28 ist durch den Ring 36 aus nichtmagnetisierbarem Material begrenzt, so daß in dem magnetischen Kreis ein Mindestluftspalt verbleibt. Bei der in Fig.2 gezeigten Bremse ist dieser Mindestluftspalt groß gegenüber dem schaltbaren Luftspalt 37, so daß die Luftkraft weitgehend unabhängig von der Stellung des Magnetankers 28 ist.The function of the brake is as follows: By switching on the excitation current the magnet armature 28 is attracted by the part 23 against the force of the springs 32. The air movement of the magnet armature 28 therefore takes place against an ever increasing counterforce. By releasing the magnet armature 28, the spring 30 can relax, as a result of which the braking pressure on the friction ring 31 is reduced. At the same time, the Spring 29 tensioned, so that the forces of the relaxing spring 30 and the tensioned becoming spring 29 gradually become equal, whereby the acting on the friction ring 31 Force becomes zero. The friction ring 31 has not changed its spatial position until then. With constant further movement of the armature, the equilibrium now begins the forces of the springs 29 and 30 of the brake ring 31 from the friction lining 33 of the brake disc 34 to take off. A smooth operation of the brake 13 is thus made possible. The hub the armature 28 is limited by the ring 36 made of non-magnetizable material, so that a minimum air gap remains in the magnetic circuit. With the in Fig.2 Brake shown, this minimum air gap is large compared to the switchable air gap 37, so that the air force is largely independent of the position of the armature 28 is.

Werden die die Erregerwicklung 14 speisenden Leitungen 15 mittels des Sehalters 16 über den Widerstand 19, den Gleichrichter 20 und den Transformator 21 an die Schleifringe des Schleifringläufers 12 angeschlossen, so erhält die Erregerwicklung 14 eine von der Motordrehzahl abhängige Spannung, die mit abnehmender Drehzahl bzw. mit zunehmendem Drehmoment steigt. Die Bremskraft wird also mit zunehmender Motordrehzahl größer und sinkt mit abnehmender Drehzahl. Die Drehzahl des Schleifringläufers 12 wird also bei starken Schwankungen des äußeren Drehmomentes auf einem annähernd konstanten Wert gehalten, der mit Hilfe des Widerstandes 19 eingestellt werden kann. Es ist eine echte Drehzahlregelung, wobei die durch den Läuferwiderstand 22 gegebene geradlinig abfallende Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik des Schleifringmotors 11 zu der gewünschten Solldrehzahl ein festes Motordrehmoment zuordnet, das bei schwankendem Belastungsdrehmoment durch die veränderliche Bremskraft automatisch konstant gehalten wird.Are the excitation winding 14 feeding lines 15 by means of of the Sehalters 16 via the resistor 19, the rectifier 20 and the transformer 21 connected to the slip rings of the slip ring rotor 12, so receives the excitation winding 14 is a voltage that is dependent on the engine speed and that increases with decreasing speed or increases with increasing torque. The braking force is so with increasing engine speed increases and decreases with decreasing speed. The speed of the slip ring rotor 12 is therefore on an approximate basis in the event of strong fluctuations in the external torque held constant value, which can be set with the help of the resistor 19. It is a real speed control, the given by the rotor resistance 22 linearly decreasing torque-speed characteristic of slip ring motor 11 assigns a fixed engine torque to the desired setpoint speed, which, if the The load torque is automatically kept constant by the variable braking force will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for controlling electrical drives, preferably hoist drives, to low speeds using a friction brake, in particular an electromagnetically airable disc or multi-disc brake, whose Magnet armature releases against fixed compression springs, characterized in that the magnet armature the brake with one exerting pressure on the friction linings of the disks or lamellae Friction ring is connected by one or more spring elements, each consisting of two opposing springs exist.

2. Device according to claim 1, characterized characterized in that the excitation current of the electromagnetically airable disc or Multi-disc brake either to fully release the brake via a rectifier from one Network of constant voltage or to maintain a certain motor speed is taken with this variable voltage source.

3. Device according to claim -2, characterized in that when using a three-phase slip ring motor The drive motor is the excitation of the electromagnetically airable disc or multi-disc brake to maintain a certain motor speed via rectifier, preferably dry rectifier, by the slip ring tension of the motor.

4. Device according to claim 2, characterized in that when using a DC motor as the drive motor the excitation of the electromagnetically airable disc or multi-disc brake for compliance a certain engine speed by the resistor connected upstream of the engine occurring voltage takes place.

5. Device according to claim 2, characterized by one located in the excitation circuit of the electromagnetically airable disc brake, adjustable resistance to adjust the air characteristics.

6. Establishment according to claim 1, characterized in that the stroke of the magnet armature of the brake is limited so that a minimum air gap remains in the magnetic circuit.

7. Device according to claim 6, characterized in that in order to achieve a release force that is practically independent of the position of the magnet armature, the remaining minimum air gap is selected to be large compared to the switchable air gap. B. Device according to claim 6, characterized in that, in order to achieve a strong dependence of the ventilation force on the excitation current, the switchable air gap is selected to be large compared to the remaining minimum air gap. Considered publications: German Patent Nos. 672 800, 691 374, 676 422; Austrian patent specification No. 171028.