DE2257290A1 - ELECTROMAGNETIC BRAKE - Google Patents

ELECTROMAGNETIC BRAKE

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DE2257290A1 DE19722257290 DE2257290A DE2257290A1 DE 2257290 A1 DE2257290 A1 DE 2257290A1 DE 19722257290 DE19722257290 DE 19722257290 DE 2257290 A DE2257290 A DE 2257290A DE 2257290 A1 DE2257290 A1 DE 2257290A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Bremse insbesondere für Elektromotoren. Bekanntlich wird bei derartigen Bremsen das Bremsmöment durch Druckfedern erreicht, während das Lüften der Bremse elektromagnetisch entgegen der Federwirkung geschieht.The invention particularly relates to an electromagnetic brake for electric motors. It is known that the Bremsmöment is achieved during such brakes by compression springs the brake is released electromagnetically against the spring action.

Üblicherweise wird bei derartigen Bremsen das Magnetsystem mit Gleichstromerregung ausgestattet, da dabei Magnetkörper und Ankerscheibe aus massiven Eisenteilen kostengünstig hergestellt werden können. Gleichzeitig ergibt sich ein robuster und einfacher Aufbau. Zur Erzeugung des Gleichstromesverwendet man bei Anschluß an Wechselstromnetze Gleichrichter. Nachteilig ist bei diesen gleichstromerregten Magnetsystemen, daß beim Einschalten derselben -also beim Lüftvorgang- in der Regel eine recht große Ansprechzeit von ca. 100-300 msec, vergeht, da der Gleichstrom auf Grund- der elektromagnetischen Zeitkonstante nur exponentiell auf den Endwert ansteigen kann. Da üblicherweise Motor und Bremse gleichzeitig eingeschaltet werden, versucht der Motor als Folge der genannten Ansprechzeiten zunächst gegen die geschlossene Bremse anzulaufen. Dadurch entsteht eine zusätzliche Wärmeentwicklung, im Motor und außerdem wird der Bremsbelag einem erhöhten Verschleiß unterworfen.With such brakes, the magnet system is usually equipped with direct current excitation, as this is a magnet body and armature disk can be manufactured inexpensively from solid iron parts. At the same time, the result is a more robust one and simple construction. Rectifiers are used to generate direct current when connected to alternating current networks. The disadvantage of these DC magnet systems is that when switching on the same - i.e. during the ventilation process - usually a very long response time of approx. 100-300 msec, passes because the direct current increases only exponentially to the final value due to the electromagnetic time constant can. Since the motor and brake are usually switched on at the same time, the motor tries as a consequence of the above Response times to start up against the closed brake. This creates additional heat, in the engine and also the brake lining is subject to increased wear.

Wenn das Abschalten der Bremse wechselstromseitig erfolgt und die Bremswicklung über eine Graetz-Brücke bzw. Einweggleichrichtung mit Freilaufdiode gespeist wird, entstehen Abfallzeiten, die in der Regel Werte von 200-600 msec, erreichen.When the brake is switched off on the AC side and the brake winding is fed via a Graetz bridge or a half-wave rectifier with a freewheeling diode, there are fall times, which usually reach values of 200-600 msec.

-2--2-

409823/0496409823/0496

7PA 72/32747PA 72/3274

Diese Abfallzeiten sind wiederum elektromagnetisch bedingt und auf das exponentiell Abklingen des Bremsengleichstromes zurückzuführen. Während der Abfallzeit der Bremse ist der Motor bereits vom Netz getrennt und der Antrieb läuft zunächst frei aus· Dies könnte bei Hebezeugbetrieben zu einem Durchsacken der Last und damit zu einer Gefährdung führen.These fall times are in turn due to electromagnetic factors and to the exponential decay of the DC brake current traced back. During the brake release time, the motor is already disconnected from the mains and the drive initially runs free off · This could lead to a sagging of the load in hoist operations and thus to a hazard.

Wirddas Abschalten der Bremse auf der Gleichstromseite vorgenommen, so können zwar relativ kurze Abfallzeiten erreicht werden, doch sind dann besondere Maßnahmen zum Überspannungsschutz der Bremsenwicklung erforderlich. Eine Gefährdung der Wicklung kann jedoch auf Grund der gespeicherten großen magnetischen Energie auch in diesen Fällen nicht immer mit Sicherheit vermieden werden.If the brake is switched off on the DC side, Relatively short fall times can be achieved in this way, but special measures are then required to protect the brake winding from overvoltage. A hazard However, the winding cannot, due to the large amount of magnetic energy stored, in these cases either always be avoided with certainty.

Ein weiterer Nachteil dieser Magnetsysteme besteht darin", daß durch das verzögerte Abfallen der Ankerecheibe ein ungleichmäßiger Abrieb des Bremsbelages erfolgt, da sich die Ankerscheibe auf Grund stets vorhandener, kleiner magnetischer Unsymmetrien einseitig löst. Auch wird das Bremsmoment nicht schlagartig erreicht, sondern baut sich erst innerhalb einer Zeit auf den Endwert auf.Another disadvantage of these magnet systems is " that due to the delayed fall of the armature disk an uneven The brake lining wears off because the armature disk is always more magnetic due to the small, small amount of it Unilaterally solves asymmetries. The braking torque is also not reached suddenly, but only builds up within a time to the final value.

Zur Vermeidung all dieser Nachteile hat man Megnetsysteine mit Einphasenwechselstrom- bzw. Drehstromerregung und lameliierten Magnetkörpern entwickelt. Bei diesen Systemen erreicht man sehr kurze Ansprech- und Abfallzeiten von ca. 10-20 msec. Dieser Vorteil wird allerdings durch eine relativ aufwendige Konstruktion erkauft.In order to avoid all of these disadvantages one has megnetsysteine Developed with single-phase alternating current or three-phase excitation and laminated magnetic bodies. Achieved in these systems very short response and fall times of approx. 10-20 msec. This advantage is however due to a relative expensive construction bought.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine elektromagnetische Bremse zu schaffen, bei der die Vorteile der wechselstrom- bzw. drehetromerregten Bremsen mit den konstruktiven Vorteilen gleichstromerregter Bremsen vereinigt sind. Sie erreicht dies dadurch, daß der massive Magnetkörper mit einer mit eingeprägtem Wechselstrom gespeisten Anzugswicklung sowie mit einer über einen Gleichrichter in sich kurzgeschlossenen Haltewicklung versehen ist. Die Anzugs-The invention has the object of an electromagnetic To create a brake, in which the advantages of the alternating current or torque energized brakes with the constructive Advantages of DC brakes are combined. You achieve this by the massive magnetic body with a pull-in winding fed with impressed alternating current and one in itself via a rectifier short-circuited holding winding is provided. The suit

409823/0498 ~3~409823/0498 ~ 3 ~

YPA 72/3274YPA 72/3274

wicklung stellt als Schnellerregungswiclclung das schnelle Ansprechen des Magnetsystems sicher. Die Wicklung wird dazu von einem relativ hohen Wechselstrom gespeist, der nach erfolgtem Anzug entweder selbsttätig, z.B. mit dem Anlaufstrom des Motors, zurückgeht, oder von einem getrennten Schütz abgeschaltet wird. Da die magnetische Zugkraft proportional dem Quadrat der Induktion ist, hat der Richtungswechsel des Wechselstromes keinen Einfluß auf das Anzugsverhalten. Würde man allerdings nur diese eine Wicklung vorsehen, dann würde die Anzugskraft mit doppelter Netzfrequenz pulsieren. Daher wäre im Dauerbetrieb auch hinsichtlich der Geräuschentwicklung und der Verluste im massiven Magnetkörper ein Betrieb mit einer einzigen, vom Wechselstrom durchflossenen Wicklung nicht möglich.As a high-speed excitation winding, the magnetic system responds quickly. The winding becomes this fed by a relatively high alternating current, which after Pickup either automatically, e.g. with the starting current of the motor, goes back, or is switched off by a separate contactor. Because the magnetic pull is proportional is the square of the induction, the change in direction of the alternating current has no influence on the pick-up behavior. Would However, if only this one winding is provided, then the tightening force would pulsate with twice the mains frequency. Therefore would be an operation with in continuous operation also with regard to the noise development and the losses in the massive magnet body a single winding through which the alternating current flows is not possible.

Zur Vermeidung der genannten Flußpulsationen ist daher die zweite sogenannte Haltewicklung vorgesehen. Nach der Lenzschen Regel wird in der zweiten Wicklung transformatorisch ein Stromsystem verursacht, das im Idealfall (Ohmscher Widerstand—*-O) die Wechseldurchflutung der Schnellerregungswicklung völlig kompensiert. Da im Haltestromkreis ein zusätzlicher Gleichrichter angeordnet ist, enthält der Wechselstrom eine Gleichstromkomponente, die als Haltedurchflutung wirksam ist. Da nach dem Anzug des. Magnetankers der magnetische Kreis in sich geschlossen ist, genügt eine kleine Gleichstromrestdurchflutung, um den zum Halten der Ankerscheibe erforderlichen Fluß sicherzustellen. Das Magnetsystem mit den beiden Wicklungen kann -vereinfacht betrachtet- als in sich geschlossener Stromwandler aufgefaßt werden, dessen Sekundärdurchflutung durch die Primärdurchflutung in der Schnellerregungswicklung eindeutig vorgeschrieben ist.To avoid the flow pulsations mentioned, the second so-called holding winding provided. According to Lenz's rule, there is a transformer in the second winding Current system, which in the ideal case (ohmic resistance - * - O) the alternating flow of the high-speed excitation winding is completely compensated. Because there is an additional rectifier in the holding circuit is arranged, the alternating current contains a direct current component, which is effective as a holding flow. Since after the magnet armature has attracted the magnetic circuit in is closed, a small residual direct current flow is sufficient to generate the amount required to hold the armature disk Ensure flow. The magnet system with the two windings can - in simplified terms - be more self-contained Current transformers are understood, whose secondary flow through the primary flow in the high-speed excitation winding is clearly prescribed.

Zweckmäßig ist der Magnetkörper mit dem bremsenseitigen Lagerschild des Motors als gemeinsames Teil ausgebildet. Ferner können die Bremsdruckfedern sowie Führungsbolzen für die Ankerscheibe im Magnetkörper selbst angeordnet sein, wodurch eine einfache und platzsparende Konstruktion möglich ist.The magnet body is expediently designed as a common part with the end shield of the motor on the brake side. Furthermore, the brake pressure springs and guide bolts be arranged for the armature disk in the magnet body itself, whereby a simple and space-saving construction is possible is.

-4-409823/0496 -4-409823 / 0496

VPA 72/3274VPA 72/3274

- 4 - 7257290- 4 - 7257290

Die erfindungsgemäße Bremse ist im folgenden an Hand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigenThe brake according to the invention is in the following with reference to the Drawings explained in more detail in some exemplary embodiments. Show it

Pig. 1-3 Schaltbilder der Magnetsyat eine und die Pig. 4 und 5 Längsschnitte durch zwei verschiedene Bremsen.Pig. 1-3 circuit diagrams of the Magnetsyat one and the Pig. 4 and 5 longitudinal sections through two different brakes.

In Pig. 1 wird die Anzugswicklung 1' des Bremsensystems unmittelbar mit dem Motorstrom gespeist. Mit 2· ist die Haltewicklung des Systems bezeichnet, welche über einen Gleichrichter 31 in sich kurzgeschlossen ist. Die Wirkungsweise dieses erfindungsgemäßen Magnetsystems ist bereits vorstehend beschrieben.In Pig. 1, the pull-in winding 1 'of the brake system is fed directly with the motor current. With 2 · the holding winding of the system is designated, which is short-circuited in itself via a rectifier 3 1. The mode of operation of this magnet system according to the invention has already been described above.

Die Wicklung 2' wird zweckmäßig über den Masseanschluß des Gleichrichters 3' einpolig mit dem Magnetkörper ale Hasse galvanisch verbunden. Damit ist es möglich, den Gleichrichter ohne weitere Isolation unmittelbar in das Magnetsystem einzubauen. Es wird auf diese Weise eine gute Wärmeabfuhr dee Gleichrichters erzielt, da die Konstruktion selbst gleichsam als Kühlkörper dient.The winding 2 'is expediently via the ground connection of the Rectifier 3 'unipolar with the magnet body ale Hasse galvanically connected. This makes it possible to install the rectifier directly into the magnet system without further insulation. In this way, good heat dissipation from the rectifier is achieved, as the construction itself, as it were serves as a heat sink.

Wird, wie im Ausführungsbeispiel nach Pig. 1, die Anzugswicklung mit dem Motorstrom gespeist, dann muß ihre Windungszahl so bemessen sein, daß auch der Leerlaufstrom des Motors genügt, um die erforderliche Haltedurchflutung in der zweiten Wicklung zu erzeugen. Die Windungszahl der Haltewicklung ist dabei beliebig wählbar. Im Hinblick auf eine optimale wirtschaftliche Ausnutzung des Gleichrichters hinsichtlich der Strom- und Spannungsbelastung empfiehlt es sich jedoch, die Windungszahl der Haltewicklung den Gleichrichterdaten anzupassen. As in the embodiment according to Pig. 1, the suit winding fed with the motor current, the number of turns must be such that the no-load current of the motor is sufficient, the required holding flow in the second Generate winding. The number of turns of the holding winding can be selected as required. In terms of optimal economic Utilizing the rectifier with regard to the current and voltage load, however, it is recommended that the Adapt the number of turns of the holding winding to the rectifier data.

In Fig. 2 wird die Anzugswicklung 1 ' wiederum mit dem Motorstrom gespeist. Die Haltewicklung 21 wird hier über einen zusätzlichen Einweggleichrichter oder einen Brückengleichrichter 4' aus dem Wechselstromnetz mit einem zusätzlichen Gleichstrom gespeist. In diesem Fall richtet sich lediglich die Aus-In Fig. 2, the pull-in winding 1 'is again fed with the motor current. The holding winding 2 1 is fed here with an additional direct current from the alternating current network via an additional half-wave rectifier or a bridge rectifier 4 '. In this case, only the orientation

409823/0496 ~5~ 409823/0496 ~ 5 ~

VPA 72/3274VPA 72/3274

" 5" 7257290" 5 " 7257290

legung der Anzufcswicklung 1 ' nach den Motorbetriebsdaten, insbesondere dem Anlaufstrom. Neben dem zusätzlichen Gleichrichter ist allerdings auch ein weiteres Schütz notwendig.laying of the starting winding 1 'according to the engine operating data, in particular the starting current. In addition to the additional rectifier however, another contactor is also necessary.

Die Schaltung nach Pig. 3 unterscheidet sich von denjenigen nach den Figuren 1 und 2 dadurch, daß hier die Anzugswicklung 1· nicht vom Motorstrom, sondern getrennt aus dem Wechselstromnetz gespeist wird. Eine solche Anordnung kann einmal bei mehrfach polumschaltbaren Motoren und zum anderen dann notwendig werden, wenn Motor und Bremse getrennt voneinander im Dauerbetrieb eingeschaltet werden müssen.The circuit according to Pig. 3 differs from those according to FIGS. 1 and 2 in that here the pull-in winding 1 · not from the motor current, but separated from the alternating current network is fed. Such an arrangement can be used on the one hand with multiple pole-changing motors and on the other become necessary when the motor and brake are separated from each other must be switched on in continuous operation.

In Fig. 4 ist mit 1 der Lagerschild eines Elektromotors bezeichnet, welcher gleichzeitig als Magnetkörper dient. Er trägt die Bremsenwicklung 2, welche von einem Außenring 3 umgeben ist. 4 ist die Ankerscheibe, die durch die Druckfedern 5 mit ihrem Bremsbelag 7 gegen den Bremslüfter 6 gedrückt wird. Die Druckfedern 5 sind unmittelbar im Magnetkörper 1 angeordnet, desgleichen die Führungsbolzen 8 für ■ die Ankerscheibe 4· Mit 9 sind Gummimanschetten bezeichnet, die verhindern, daß Verunreinigungen in den Luftspalt zwischen Magnetkörper 1 und Ankerscheibe 4 eindringen können. Die Einstellung des Luftspaltes kann mittels einer Kronenmutter 10 erfolgen, mit deren Hilfe die Lage des Bremslüfters 6 auf der Welle fixierbar ist. Die Feder 11 hat die Aufgabe, den Lüfter 6 gegen die Kronenmutter 10 zu drücken.In Fig. 4, 1 is the end shield of an electric motor referred to, which also serves as a magnetic body. It carries the brake winding 2, which is supported by an outer ring 3 is surrounded. 4 is the armature disk which is pressed by the compression springs 5 with its brake lining 7 against the brake fan 6 will. The compression springs 5 are arranged directly in the magnet body 1, as are the guide pins 8 for ■ the armature disk 4 with 9 rubber sleeves are designated, which prevent impurities from entering the air gap between magnet body 1 and armature disk 4. The air gap can be set by means of a castle nut 10, with the aid of which the position of the brake fan can be determined 6 can be fixed on the shaft. The spring 11 has the task of pressing the fan 6 against the castle nut 10.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremsenausführung, bei der zwischen der Ankerscheibe 12 des Magnetsystems und einer feststehenden Bremsfläche 13 eine Bremsscheibe 14 vorgesehen ist, die beidseitig mit Bremsblägen 15 versehen ist. Diese Bremsscheibe 14 läuft in an sich bekannter Weise mit dem Bremslüfter 16 um.Fig. 5 shows an embodiment of a brake design, in which a brake disk 14 is provided between the armature disk 12 of the magnet system and a stationary braking surface 13 which is provided with brake pads 15 on both sides. This brake disc 14 runs with it in a manner known per se the brake fan 16 to.

5 Figuren
7 Ansprüche
5 figures
7 claims

-6-409823/(K96 -6- 409823 / (K96

Claims (1)

ν?λ 72/5274ν? λ 72/5274 -6 ~ 7257290- 6 ~ 7257290 PatentansprücheClaims Elektromagnetische Bremee, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Magnetkörper (1) mit einer mit eingeprägtem Wechselstrom gespeisten Anzugswicklung (1') sowie mit einer über einen Gleichrichter (31) in sich kurzgeschlossenen Haltewicklung (2') versehen ist.Electromagnetic brake, characterized in that the massive magnet body (1) is provided with a pull-in winding (1 ') fed with impressed alternating current and with a holding winding (2') short-circuited via a rectifier (3 1). Elektromagnetische Bremse nach Anspruch 1 für Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzugswicklung (1 ') mit dem Motorstrom gespeist ist.Electromagnetic brake according to Claim 1 for electric motors, characterized in that the pull-in winding (1 ') is fed with the motor current. Elektromagnetische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltewicklung (2') zusätzlich mit einem Gleichstrom über einen Einweg- oder Brückengleichrichter (41) aus dem Wechselstromnetz gespeist ist.Electromagnetic brake according to Claim 1 or 2, characterized in that the holding winding (2 ') is additionally fed with a direct current from the alternating current network via a half-wave or bridge rectifier (4 1). Elektromagnetische Bremse nach Anspruch 1 oder 3 für Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzugswicklung (1') unmittelbar vom Wechselstromnetz gespeist und das Schütz im Wechselstromkreis mit einem Zeitglied zur Absc&altung nach erfolgtem Lüften der Bremse versehen ist.Electromagnetic brake according to Claim 1 or 3 for electric motors, characterized in that the pull-in winding (1 ') is fed directly from the alternating current network the contactor in the AC circuit is provided with a timer for cooling down after the brake has been released. Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper und das bremsseitige Lagerschild des Motors ein gemeinsames Teil (1 ) bilden.Electromagnetic brake according to one of Claims 1 to 4 for electric motors, characterized in that the The magnet body and the end shield of the motor on the brake side form a common part (1). Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bisElectromagnetic brake according to one of Claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsdruckfedern (5) sowie Führungsbolzen (8) für die Ankerscheibe (4, 12) in dem Magnetkörper (1) sitzen.5, characterized in that the brake pressure springs (5) and guide pins (8) for the armature disk (4, 12) sit in the magnet body (1). Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bisElectromagnetic brake according to one of Claims 1 to 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltewicklung (21) über den Masseanschluß des Gleichrichters einpolig mit dem Magnetkörper als Masse galvanisch verbunden ist.6, characterized in that the holding winding (2 1 ) is galvanically connected to the magnet body as ground via the ground connection of the rectifier. ÄQyb23/U4 9bÄQyb23 / U4 9b ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED Lee rs e i t eLee rs e i t e
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