DE1450156B2 - Federdruck innenbackenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch einen ringförmigen Elektromagneten lüftbare Federdruck-Innenbackenbremse, insbesondere für Bremselektromotoren.

Innenbackenbremsen der angegebenen Art haben den Vorteil, daß sie bei Stromausfall durch Federkraft sofort einfallen. Wenn sie also einem Bremselektromotor zugeordnet werden, der z. B. ein Hebezug oder einen Aufzug betätigt, ist bei Abschaltung oder Stromausfall ein Stillstand des Hebezeuges bereits nach 0,1 Sekunden oder auch darunter gewährleistet. Dabei muß ein Kompromiß zwischen der Ansprechzeit der Bremse, welche als »Tippzeit« bezeichnet wird, der erzielbaren Bremsleistung und der auf Grund der Erwärmung des die Bremselemente betätigenden Magneten begrenzten Schalthäufigkeit je Stunde geschlossen werden. Starke Bremsmomente bedingen, daß die Bremselemente mit großer Federkraft an die Innenfläche der Bremstrommel angedrückt werden. Diese Federkraft muß von dem Magneten überwunden werden. Dabei ist zu Beginn der Lüftung der Bremselemente die auf die Anker ausgeübte Magnetkraft am geringsten, da ja ein Luftspalt in der Größenordnung des Hubes der Bremselemente, also z. B. von 2 mm, überwunden werden muß. Hierzu kommt noch, daß durch Abnutzung der Bremsbeläge sich der Hubweg und der Luftspalt vergrößern. Am Ende des Lüftungshubes ist die Magnetkraft erheblich größer, da die Magnetkraft bei der Schließung des Luftspaltes erheblich stärker ansteigt, als die Federkraft.

Bei der Stromabschaltung erfolgt der Abfall der Magnetkraft nach einem Exponentialgesetz mit einer Zeitkonstante, die eine vergleichsweise lange Zeit bis zur Erreichung des Wertes Null ergibt, Bei Magnetkernen ist man nun bestrebt, Werkstoffe mit möglichst hoher Permeabilität, d. h. mit möglichst steiler Magnetisierungskurve zu verwenden, da hierdurch gewährleistet ist, daß bereits bei relativ niedrigen Feldstärken die volle magnetische Kraft des Elektromagneten entsprechend seiner Sättigung erzeugt wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Innenbackenbremse der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Ansprechzeiten verkürzt werden, und zwar beim Lösen und beim -Einfallen. Außerdem sollen möglichst günstige Werte hinsichtlich der Tippzeit, der Schaltzahlen je Stunde und der erreichten Bremsleistung erzielt werden, ohne daß dadurch bei einem gegebenen Bremstyp die Baugröße vergrößert werden müßte. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter ein- oder mehrspuliger Ringmagnet vorgesehen ist und daß der Kern des Ringmagneten aus einem Werkstoff besteht, der eine wesentlich geringere Permeabilität und damit eine wesentlich kleinere magnetische Zeitkonstante als Weicheisen aufweist.

Erfindungsgemäß wird somit ein Magnetkern benutzt, der eine relativ niedrige Permeabilität, d. h. eine flachere Magnetisierungskurve besitzt. Beim Zusammenbrechen des Magnetfeldes nach Abschalten des Stromes folgt die Magnetisierung und damit die magnetische Kraft der flacheren Kurve und unterschreitet noch bei höherer Feldstärke, d. h. nach kürzerer Zeit, die Federvorspannkraft. Dadurch werden die Federn früher freigegeben, und die Federvorspannkraft ist früher in der Lage, die Bremsbacken zu beschleunigen.

Im Vergleich zu einem üblichen Elektromagneten mit einem Weicheisenkern ergibt sich somit erfindungsgemäß eine mit den zusammenbrechenden Erregerfeld raschere, Abnahme der Magnetisierung und damit der magnetischen Haltekraft für die Bremsbacken. Die erfindungsgemäße Bremse ist deshalb nach dem Abschalten des Erregerstromes schneller wirksam. Diese schnellere Wirksamkeit gilt jedoch nicht nur für das Einfallen der Bremsen nach dem

ίο Abschalten des Erregerstromes, sondern auch für das Lüften der Bremse. Es erfolgt nämlich sowohl der Aufbau wie auch das Zusammenbrechen des elektromagnetischen Feldes bei ein und demselben Magneten nach einem Exponentialgesetz mit gleichbleibender Zeitkonstante. Dies bedeutet, daß sowohl die Ansprechzeit als auch die Lösezeit der Bremse verkürzt wird. Durch eine bestimmte Wahl der Bremsfederkraft ist es hierbei ohne weiteres möglich, die Ansprechzeit beim Lösen und Einfallen der Bremse gleich groß zu halten.

Im Sinne der erfindungsgemäß angestrebten Verkürzung der Ansprechzeit der Bremse könnte zwar daran gedacht werden, auf einen Kern innerhalb der Magnetspule ganz zu verzichten und lediglich Luft mit der hierdurch bedingten sehr geringen Zeitkonstante zu verwenden. Da Luft jedoch eine sehr geringe Permeabilität 'besitzt, wäre zur Erreichung der zum Abbheben der Bremsfeder nötigen Kraft eine außerordentlich hohe Feldstärke zur Erregung erforderlich, was sehr nachteilig ist. Außerdem besteht der Nachteil, daß die Erregerspulen nur noch impulsmäßig belastbar sind.

Die erfindungsgemäße Innenbackenbremse kann überall dort angewendet werden, wo es auf ein rasches Ansprechen elektromagnetischer Bremsen ankommt. Bevorzugt kommt die Erfindung jedoch bei Bremselektromotoren in Anwendung.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kern des Ringmagneten ein Gußkörper, insbesondere ein Sphärogußkörper.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform liegen die von den Ringschenkeln gebildeten Polflächen in Kreisringflächen, die konzentrisch und parallel zur Bremstrommel verlaufen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegen die von den Ringschenkeln gebildeten Polflächen in Kreisringflächen, welche im Axialschnitt schräg zur Bremstrommelfläche und vorzugsweise auch schräg zueinander verlaufen. Dabei können die Schenkel im Axialschnitt konisch ausgebildet sein.

Die Zeichnung dient der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt eines mit einer Innenbackenbremse gemäß der Erfindung versehenen Bremsmotors,

F i g. 2 ein Diagramm,

F i g. 3 bis 7 Querschnitte verschiedener Ausführungsformen des Ringmagneten,

F i g. 8 einen Radialschnitt der Innenbackenbremse.

Die Innenbackenbremse gemäß der Erfindung kann unmitttelbar an die Welle 1 eines Elektromotors 2 angebaut werden, dergestalt, daß die auf die Welle 1 aufgekeilte und Lüfterflügel 3 tragende Bremstrommel 4 umläuft, während ein innerhalb der Bremstrommel angeordneter Ringmagnet 5 feststehend angeordnet ist.

Claims (6)

1. 3 4

   Der Ringmagnet 5 betätigt — wie dies insbeson- 22 und 23 dachförmig nach innen abgeschrägt, wähdere aus Fig. 8 ersichtlich ist — Bremselemente6, rend bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsweiche, je aus einem Bremsbelag 7 und einem Anker- form die Polflächen 24 und 25 konisch sind,

   blech 8 bestehen und die mittels Schrauben 9 an den Die Querschnittsverhältnisse müssen entsprechend Enden einer Blattfeder 10 befestigt sind. Die Blatt- 5 abgestimmt sein, d. h., die Rotationsquerschnittsfläche feder 10 ist wiederum mittels mehrerer Schrauben 11 des Joches im Radialschnitt muß der Querschnitts-

   an dem Ringmagneten 5 befestigt. fläche des aus den Polen austretenden Magnetfeldes

   Der Ringmagnet 5 besteht aus einem Sphäroguß- entsprechen.

   körper, wodurch seine Herstellung und Bearbeitung Die etwas aufwendigere, schräge Ausbildung der wesentlich verbilligt wird. Darüber hinaus ergibt sich io Polflächen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 kann bei entgemäß der Erfindung das in F i g. 2 dargestellte und sprechender Ausbildung der Bremselemente 6 und für den vorliegenden Zweck besonders günstige ma- der Halterung für dieselben Vorteile in der Richgnetische Verhalten. Ein Weicheisenkern würde ein tung haben, daß eine größere Anzugskraft der magnetisches Verhalten entsprechend der in F i g. 2 Bremselemente bei der Einschaltung des Stromes ergestrichelt dargestellten Linie haben, d. h., es würde 15 zielt wird. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 relativ rasch die magnetische Sättigung erreicht. Ring- kann ein relativ günstiger Verlauf des Magnetfeldes magnete aus Sphäroguß und mit einer der in den mit geringer Streuung erreicht werden, insbesondere Fig. 3 bis 7 dargestellten Konfigurationen zeigen wenn die Blattfeder 10 und gegebenenfalls auch die dagegen ein magnetisches Verhalten entsprechend der Ankerfläche 8 mit ihren Seitenrändem etwas hochausgezogenen Linie. Der Kern hat einen erheblich 20 gebogen werden.

   schlechteren magnetischen Leitwert als Weicheisen — Die Ausführungsform gemäß F i g. 7 hat den Vor-

   die Kurve verläuft wesentlich flacher. Wenn nun beim teil, daß die Anlagefläche der Feder 10 auf den obe-

   Abschalten des Stromes das Magnetfeld zusammen- ren Schmalflächen der konischen Pole 24 und 25

   bricht, wird entsprechend der flacheren Kurve er- schmäler ist, so daß dementsprechend ein rascheres

   heblich früher der Punkt erreicht, bei welchem die 25 Lösen bei der Stromabschaltung erreicht wird.

   Kraft der Feder 10 überwunden wird und dement- Die in F i g. 8 dargestellte Ausführungsform hat

   sprechend die Bremselemente 6 mit ihrer Bewegung den Vorteil, daß die Blattfeder 10 drei verschiedene

   in Richtung auf die Innenfläche der Bremstrommel Funktionen erfüllt, nämlich sie liefert eine Führung

   anfangen. der Bremselemente 6 bei deren Hub, die Andruck-

   Die Verbesserung erfolgt also nicht durch Steige- 30 kraft für dieselben an die Innenfläche der Bremsrung der Verlustleistung, wodurch wiederum die Er- trommel 4 und sie überträgt außerdem noch die bei wärmung sich vergrößern würde, sondern durch Ab- der Bremsung auftretenden Tangentialkräfte unabflachung der magnetischen Kennlinie. Bei gleicher hängig davon, ob die Welle 1 in dem einen Drehsinn Verlustleistung und dementsprechend gleicher Schalt- oder in dem anderen Drehsinn rotiert, auf den Ringzahl im Vergleich zu normalen Eisenkernen ergibt 35 magneten 5. Selbstverständlich können jeder dieser sich eine Verkürzung der Tippzeit. Bei gleicher Tipp- Funktionen getrennte Elemente zugeordnet werden,
   zeit kommt man mit einer geringeren Verlustleistung Besonders günstig ist es weiterhin, wenn durch aus, so daß man dementsprechend höhere Schalt- entsprechende Ausbildung des oder der Federzahlen je Stunde erreicht. Es scheint so, daß dieses elemente oder durch Einschalten zusätzlicher Federmagnetische Verhalten darauf zurückzuführen ist, 40 elemente gegen Ende des Lüftungshubes der Bremsdaß im Sphäroguß Strecken schlechten Leitwertes elemente 6 eine starke Zusatzfederkraft vorgesehen innerhalb eines Kreises gut leitenden Eisens angeord- wird. Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführunijsnet sind. form wird dies dadurch gewährleistet, daß die unter-

   Die in den F i g. 3 und 4 dargestellten Querschnitts- halb der Bremselemente 7 befindlichen Bezirke der formen des Ringmagneten werden gemäß der Erfin- 45 Blattfeder 10 beim Anzug auf die Polflächen aufdung am meisten bevorzugt. Die von den Stirn- schlagen, da die Schraube 9 in die Höhlung des U-flachen der Schenkel des Ringmagneten gebildeten Profils eintritt. Es wird dementsprechend die Blatt-Polfiächen 12 und 13, bzw. 14, 15 und 16 sind Ring- feder 10 beispielsweise bei den letzten ²Ao mm des flächen, welche konzentrisch und parallel zu der Hubes etwas gestreckt, was die entsprechende ZuInnenfläche der Bremstrommel 4 verlaufen. Die in 50 satzkraft liefert. Welche der in F i g. 3 bis 7 dar-F i g. 3 dargestellte Ausführungsform besitzt eine ein- gestellten Ausführungsformen gewählt wird, hängt zige Magnetspule 17, während bei der in F i g. 4 dar- unter anderem auch von der Wahl der Federmittel gestellten Ausführungsform zwei Magnetspulen 18 ab. Die Zusatzfederkraft kann auch dadurch ent- und 19 vorgesehen sind. Die Magnetspulen werden stehen, daß die Feder unter den Magnetkräften im mit Gleichstrom betrieben, und zwar bei der Ausfüh- 55 Bestreben einer satten Anlage an den Polflächen etrungsform gemäß F i g. 4 im gegensinnigen Strom- was verwunden wird,
   durchfluß. Die Ausführungsform gemäß F i g. 4 hat
   dementsprechend den Vorteil, daß die Außenschenkel 14 und 16 beispielsweise den Südpol bilden, vväh- ρ _tanSD n_cherend der mittlere Schenkel 19 den Nordpol bildet 60 P
   (oder umgekehrt). Damit ergibt sich ein geschlossener

   Magnetfluß; es treten keine Streufelder aus, die sich 1. Durch einen ringförmigen Elektromagneten

   beispielsweise über die Welle 1 des Elektromotors 2 lüftbare Federdruck-Innenbackenbremse, insbe-

   schließen wurden. sondere für Bremselektromotoren, dadurch

   Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform 65 gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter

   sind die ringförmigen Polflächen 20 und 21 dach- ein- oder mehrspuliger Ringmagnet (5) vorgese-

   förmig nach außen abgeschrägt. Bei der in F i g. 6 hen ist und daß der Kern des Ringmagneten (5)

   dargestellten Ausführungsform sind die Polflächen aus einem Werkstoff besteht, der eine wesentlich

   geringere Permeabilität und damit eine wesentlich kleinere magnetische Zeitkonstante als Weicheisen aufweist.
2. 2. Federdruck-Innenbackenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Ringmagneten (5) ein Gußkörper ist.
3. 3. Federdruck-Innenbackenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Sphäroguß besteht.
4. 4. Federdruck-Innenbackenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ringschenkeln (12 bis 16) gebildeten Polflächen in Kreisringflächen liegen, die konzentrisch und parallel zur Bremstrommel (4) verlaufen.
5. 5. Federdruck-Innenbackenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ringschenkeln (20 bis 25) gebildeten Polflächen in Kreisringflächen liegen, welche im Axialschnitt schräg zur Bremstrommelfläche und vorzugsweise auch schräg zueinander verlaufen.
6. 6. Federdruck-Innenbackenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkenl (24, 25) im Axialschnitt konisch ausgebildet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen