DE2406133A1

DE2406133A1 - Rotor fuer wirbelstrombremsen

Info

Publication number: DE2406133A1
Application number: DE19742406133
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. Antrag
Original assignee: Labavia SGE SARL
Current assignee: Labavia SGE SARL
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1974-08-22
Also published as: FR2218686A1; GB1411205A; ES423068A1; FR2218686B1; IT1005376B; JPS49113074A

Description

IABAVIA-S.G.E. 0009-74-B
Rotor für Wirbelstrombremsen.

Die Erfindung betrifft die Rotoren von

elektrischen Wirbelstrombremsen, welche als' Sitz der Wirbelströme wenigstens eine Scheibe aus einem magnetischen Material aufweisen, welche mit einer mittleren Nabe durch geeignete Organe verbunden und an einen Kranz von einstückigen gebogenen Kühl- und Belüftungsrippen angeschlossen ist, welche mit dieser Scheibe zusammenhängen und sich vorzugsweise parallel zu der Achse der Scheibe über die ganze radiale Breite derselben erstrecken, wobei die der Scheibe abgewandten Ränder der Rippen mit einer gemeinsamen Felge verbunden sind, deren Innendurchmesser grosser als der des inneren Randes der Scheibe.

Derartige Bremsen werden gewöhnlich bei

Fahrzeugen verwendet, insbesondere schweren Fahrzeugen.(Lastwagen, Reiseautobusse usw.), um die Reibungsbremsen zu ergänzen.

Bei den üblichen Bremsen besitzen die Rotonsn

geradlinige oder gebogene Rippen, wobei jedoch' der Krümmungssinn unveränderlich ist.

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- 2 - . . 0009-7.4-B ·

Die Anordnung mit in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors nach vorne gebogenen Rippen besitzt den Vorteil, eine wirksame Belüftung und somit eine kräftige Kühlung sowie ein nicht vernachlässigbares Belüftungsmoiaent zu erzeugen, welches an der Verlangsamung teilnimmt und zu dem magnetisch durch die Bremse bei der Inbetriebnahme derselben erzeugten hinzutritt.

Dieses lioment wird jedoch ein Hachteil aus-

serhalb der Betriebsperioden der Bremse, da der dann unnötige Antrieb des Rotors zu ieistungsverlusten führt.

Die Anordnung mit nach hinten gebogenen Rippen besitzt die umgekehrten Vorteile und Haehteile der vorhergehenden. Der Verlust einer Antriebsleistung ausserhalb der Betriebszeiten der Bremse ist verhältnisraässig klein, die Wirksamkeit der Belüftung und der Kühlung bei Erregung der Bremse ist jedoch ebenfalls gering.

Die Erfindung hat einen Rotor für elektrische Bremsen zum Gegenstand, welcher gleichzeitig eine verhältnismässig v/irksame Abfuhr der Kalorieen während ihrer Arbeit bewirkt und ausserhalb der Bremsperioden nur einen geringen ieistungsverlust erzeugt.

Der erfindungsgemässe Rotor ist dadurch gekennzeichnet, dass jede seiner Rippen in ihrer radialen Längsrichtung aus zwei aufeinanderfolgenden Teilen mit entgegengesetzten Konkavitäten, welche sich ohne Unterbrechung aneinander in einer zwischen den beiden Enden der radialen Breite der Scheibe liegenden T/endezone ansehliess«n.

Die bevorzugten Ausführungsformen des obigen Rotors v/eisen ausserdem das eine und/oder das andere der nachstehenden Merkmale auf:

- der(weiter unten definierte) Krümmungs-

v/inkel eines jeden konkaven Abschnitts ist grosser als 10° und beträgt zweckmässig grössenordnungsmässig 15°* wobei die beiden Krümmungswinkel nicht unbedingt identisch sind;

- der (weiter unten definierte).Eintritts--

winkel einer jeden Rippe liegt zwischen 25 und 90° und beträgt zwecknässig grössenordnungsmässig 35° j

- der (weiter unten definierte) Austritts-

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v/inkel einer jeden Rippe liegt zwischen 30 und 130°; vorzugsweise zwischen 50 und 80?, und "beträgt insbesondere grb'ssenordnungsraässig 60°.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig· 1 und 2 zeigen in einer von der Seite

gesehenen Teilansicht bzw. in einem axialen Halbschnitt längs der linie II-II der Pig. 1 einen erfindungsgemassen Rotor einer elektrischen Bremse..

- Pig. 3 und 4 sind Schaubilder, welche die Bedeutung dieser Ausbildung zeigen.

Der dargestellte Rotor besitzt eine magnetische Scheibe 1, welche den Anker der Bremse bildet, d.h. welche der Sitz der "irbe!ströme ist und sich um ihre Achse X-X gegenüber dem (nicht dargestellten) festen Feldmagneten der Bremse bewegt, eine mittlere Habe 2, hier gekröpf te. Arme 3 > welche die Habe mit der Scheibe verbinden, und von denen weiter unten die Rede sein wird, und Kühlrippen 4, welche ein Stück mit der Scheibe bilden und. auf die dem Peldmagneten abgewandte Seite der Scheibe aufgesetzt sind.

Jede Rippe 4 wird durch eine gebogene Platte

gebildet, welche sich parallel zu der Achse X-X über die ganze radiale Breite der Seheibe erstreckt, wobei die Ränder dieser Platte vorzugsweise abgerundet sind.

In der Richtung wachsender Durchmesser,

welche die Strömungsrichtung der von den Rippen mitgenommenen ' Kühlluft ist, besitzt jede Rippe zunächst eine erste Zone (A), deren Konkavität in Bezug auf die Drehrichtung der Scheibe, welche bei· dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Pfeil P angedeutet ist, nach hinten gerichtet ist, hierauf eine zweite Zone (B), welche eine Wendezone ist und angenähert in der Mitte einer jeden Rippe und der radialen Breite der Scheibe liegt, und schliesslich eine dritte Zone (C) mit nach vorne gerichteter Konkavität. - '.

Auf der Mittellinie L des Querschnitts einer jeden Rippe, welche die allgemeine Porm eines abgeplatteten S besitzt, sind nachstehend mit E bzw. .1 bzw. S der Punkt kleinsten Durchmessers (Eintritt), der Wendepunkt und der Punkt

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grössten Durchmessers (Austritt) dieser Linie bezeichnet. Nachstehend bedeuten:

- Eintrittswinkel _e den Winkel zwischen der

dem Innern der Scheibe zugewandten Tangente an die Linie L in den Punkt E und der an diesen gleichen Punkt E an den auf die Achse X-X zentrierten Kreis gelegten Tangente, Vielehe durch diesen Punkt geht und in der Drehrichtung der Scheibe gerichtet ist, d.h. hier in dem Sinn des Pfeils P;

- Austrittswinkel j3 den Winkel zwischen der

nach dem Äusseren der Scheibe gerichteten Tangente an die Linie L an dem Punkt S und der an diesem gleichen Punkt S an den auf die Achse X-X zentrierten Kreis gelegten Tangente, welche durch diesen Punkt geht und in dem dem Drehsinn der Scheibe entgegengesetzten Sinn gerichtet ist;

- und Krümmungswinkel m und η die Winkel

zwischen der Tangente an die Linie L an dem Wendepunkt I bzw. den Tangenten an diese Linie L an den Punkten E und S.

Der Eintrittswinkel _e liegt hier zwischen 25 und 50° und beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 40°.

Der Austrittswinkel ^ liegt hier zwischen 45 und 130 und beträgt Vorzugspreise zwischen 50 und 80 .

Schliesslich sind die Krümmungswinkel ra und η vorzugsweise grosser als 10 .

So wurden gute Ergebnisse z.B. mit Vierten

von etwa 35, 60, 15 und 15° für die Winkel je, si, m und η erhalten, was einen Winkelabstand von grössenordnungsmässig 25° zwischen den Halbmessern des Rippenkranzes zur Folge hat, welche durch die Punkte E bzw. S ein und derselben Rippe gehen.

Die Dicke einer jeden Rippe ist praktisch

über ihre ganze Ausdehnung konstant in dem Sinn, dass abgesehen von der abgerundeten Form ihrer Ränder jede Rippe nicht profiliert ist, obwohl ihre Dicke sich in geringem Maße, z.B. einige MiIIimeter, von einem Ende zum anderen ändern kann, wo-, bei sie im allgemeinen aussen etwas dicker ist.

Jeder Ve r bindungsart. 3 wird zweckmässig

durch die Verlängerung einer Rippe in Richtung auf die Habe gebildet, wobei die Verbindung zwischen dieser Verlängerung und der Rippe keine Winke!unterbrechung sowie keine merkliche Krüm-

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mungsänderung mit sich bringt.

So sind bei der dargestellten Ausführungsform die Verbindungsarme nicht nur in der Längsrichtung gekrümmt, wie aus Mg-. 2 hervorgeht,.sondern haben auch eine nach hinten gerichtete Konkavität.

Eine derartige Krümmung soll in an sich bekannter Weise diesen Armen eine gewisse Elastizität erteilen, welche die Erzeugung von ungewünschten Beanspruchungen bei von V/ärniedehnungen herrührenden Verformungen verhindert.

" Die Zahl der Verbindungsarme ist kleiner als

die der Rippen und beträgt zweckmässig die Hälfte oder ein Drittel der Rippenzahl.

Ferner gehen aus den Figuren folgende konstruktive Sonderheiten hervor.

Das Ende einer jeden Rippe mit dem kleinsten Durchmesser steht radial etwas über den inneren Rand der Scheibe vor, während das Ende der Rippe mit dem grössten Durchmesser in der gleichen Entfernung· von der Achse X-X wie der grössere Rand der Scheibe liegt.

. Da der Abstand dj zwischen jedem V/endepunkt I und der Achse X-X praktisch gleich dem Mittelwert der Abstände

dg der Punkte E und S von dieser Achse ist, liegen die

verschiedenen.Punkte I auf einem Kreis, v/elcher dem inneren Rand " der Scheibe 1 etwas näher als ihrem äusseren Rand liegt.

Die von der Scheibe 1 am weitesten entfernten

Ränder 5 der verschiedenen Rippen 4 sind in der Querrichtung miteinander durch eine Lochscheibe oder Felge 6 verbunden, welche vorzugsweise ein Stück mit den Rippen bildet, und deren der Scheibe 1 gegenüberliegende Seite kegelstumpfförmig ist, wobei ihre grosse G-rundseite auf der Hohe des äusseren Randes der Scheibe 1 liegt, sodass die Kanäle für den Umlauf der Kühlluft zv/ischen den Rippen nicht zu stark nach dem Austritt divergieren, wodurch die Ablösung der Kühlluftstromfäden verhindert wird.

Der äussere Rand der Felge 6 hat praktisch

den gleichen Durchmesser vie der äussere Rand der Scheibe 1, während der innere Rand der Felge einen grosseren Durchmesser als der innere Rand der Scheibe 1 hat.

Die die Rippen auf der Seite der Achse X-X

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begrenzenden Händer sind dann mit diesem inneren Rand der-Felge durch. Abschnitte 7 verbunden, welche z.B. um 45 gegen die Achse X-X geneigt sind, wie dies in Fig. 2 sichtbar ist, was den Eintritt der Kühlluft in die verschiedenen Kanäle zwischen den Rippen erleichtert.

Die durch die obige Ausbildung erhaltenen

Vorteile v/erden durch die Schaubilder der Fig. 3 und 4 dargestellt.

Das Schaubild der Pig. 3 zeigt in Funktion

der als Abszissen aufgetragenen Drehzahl V des Rotors das Bremsmoment C des erregten Rotors, welches im wesentlichen von seiner Arbeit als Ventilator herrührt, d.h. die Wirksamkeit der Kühlung, und zwar:

- für Rippen mit vollständig nach hinten gerichteter Konkavität (Kurve 8);

- für Rippen mit vollständig nach vorne gerichteter Konkavität (Kurve 9);

- und für erfindungsgemässe S-förmige Rippen (Kurve 10).

• Das Schaubild der Fig· 4 zeigt in Funtion

der als Abszissen aufgetragenen Drehzahl Y des Rotors den Leistungsverlust P durch den Antrieb der unerregten Bremse, und zwar:

- für Rippen mit vollständig nach hinten gerichteter Konkavität (Kurve 11);

- füar Rippen mit vollständig nach vorne gerichteter Konkavität (Kurve 12);

- und für erfindungsgemässe S-förmige Rippen (Kurve 13)·

Bei Betrachtung der verschiedenen Kurven 8 bis 13 stellt man folgendes überraschendes Ergebnis fest:

Die erfindungsgemässen S-förmigen Rippen

führen zu einer Belüftung und einem Leistungsverlust, welche beide günstiger als die sind, welche man logischerweise erwarten konnte, nämlich welche den Mittelwerten zwischen den entsprechenden Kenngrösöen bei Rippen mit vollständig nach hinten gerichteter Konkavität und bei Rippen mit vollständig nach vorne gerichteter Konkavität entsprechen. Derartige Mittelwerte wurden

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wahrscheinlich mit schrägen ebenen Rippen erhalten werden, d.h. v/elche weder nach vorne noch nach hinten gebogen sind.

Bei einer anderen, nicht dargestellten Aus-

führungsforn sind die beiden Abschnitte entgegengesetzter Konkavität einer jeden Rippe gegenüber dem obigen Pail vertauscht, d.h. die Konkavität des der Achse des Rippenkranzes am nächsten liegenden Abschnitts ist in Bezug auf die Drehrichtung der Scheibe nach vorne gerichtet, während die Konkavität des'anderen Abschnitts nach hinten gerichtet ist.

, In diesem Pail kann der grösste Eintrittswinkel 90° und der kleinste Austrittswinkel 30° erreichen.

Ganz allgemein ist unabhängig von der Aus-

führungsform des Rotors bei einem gegebenen Eintrittswinkel der Wert wenigstens eines der Kriimmungswinkel umso grosser, je grosser der Unterschied zwischen dem Eintrittswinkel und dem Austrittswinkel ist. Es wurde nur der kleinste Krüaiaungswinkel angegeben· Die obere Grenze der Krümmungswinkel, welche theoretisch 9.0° erreichen kann, wird nämlich nur durch die Hotwendigkeit bestimmt, in den Luftumlaufkanälen des Rotors für eine genügende Kühlung der Scheibe ausreichende'LuftStrömungsmengen aufrecht zu erhalten.

Es ist zu bemerken, dass für gewisse Kombinationen des Eintrittswinkels, des Austrittswinkels und der Krümmungswinkel, welche in den oben definierten Bereichen liegen und einem gegebenen Drehsinn der Scheibe entsprechen, das Bremsmoment während des Betriebes praktisch das gleiche bleibt, selbst wenn die Drehrich'tung umgekehrt wird.

* Die Erfindung kann natürlich abgewandelt ■

werden* So braucht die Wendezone (B) nicht in der Kitte einer jeden Rippe zu liegen, sondern kann in Richtung auf den einen oder den anderen Rand der Scheibe 1 verschoben sein, wobei sie · jedoch vorzugsweise in einer Entfernung von diesen Rändern bleibt, welche gleich dem Drittel der Breite der Scheibe oder grosser ist.

Das Ende kleineren Durchmessers einer jeden

Rippe braucht nicht radial über den inneren Rand der Scheibe 1 vorzustehen, sondern kann in dem gleichen Abstand von der Achse X-X wie dieser innere Rand liegen.

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Die die Rippen auf der Seite der Achse X-X

begrenzenden Ränder können sich an den inneren Rand der Felge 6 durch Abschnitte 7 anschliessen, welche gegen die Achse X-X um einen ΐ/inkel geneigt sind, welcher erheblich kleiner als ist-und z.B. etwa 30° beträgt.

Für gewisse Konvexitäten und Schräglagen der Rippen kann die Felge 6 flach sein.

Sine gewisse Konvergenz der einander gegenüberliegenden Flächen der Scheibe 1 und der Felge 6 in Richtung auf den Umfang kann anstatt durch die alleinige Konizität der der Scheibe gegenüberliegenden Fläche der Felge hergestellt zu werden., (wobei dann die der Felge gegenüberliegende Fläche der Scheibe eben ist), durch die Konizität der der Felge gegenüberliegenden Fläche der Scheibe hergestellt werden, und zwar entweder allein oder in Kombination mit einer Konizität der betreffenden Fläche der Felge, wobei die Konizitäten der beiden einander gegenüberliegenden Flächen der Scheibe und der Felge dann entgegengesetzte Richtungen haben können, oder auch gleiche Richtungen, jedoch mit verschiedenen Konizitätswinkeln.

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Claims

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PASEiT T ANSPRUCHS-

1 . nRotor'für elektrische Wirb els tr ombr erasen mit wenigstens Viö^r Scheibe aus einem magnetischen Werkstoff, welche der Sitz der Wirbelströme, mit einer mittleren ITabe durch entsprechende Organe verbunden und ihrerseits an einen Kranz von gebogenen einstöckigen Kühl- und Beluftungsrippen angeschlossen ist, welche mit der Scheibe zusammenhängen und sich über die ganze"radiale Breite derselben erstrecken, wobei die der Scheibe abgewandten Ränder der Rippen an eine gemeinsame Felge angeschlossen sind, deren Innendurchmesser grosser als der Durchmesser des inneren Randes der Scheibe ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippe (4) in ihrer radialen Längsrichtung aus zwei aufeinanderfolgenden Teilen entgegengesetzter Konkavität besteht, welche sich ohne Unterbrechung aneinander in einer zwischen den beiden Enden der radialen Breite der Scheibe (1) liegenden Wendezone (B) anschliessen.
2.).Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der an die Mittellinie (L) des Querschnitts einer jeden Rippe in dem VJendepunkt (I) derselben gelegten Tangente und der an diese Mittellinie an ihrem Punkt (S) kleinsten Durchmessers gelegten Tangente grosser als 10° ist. ■ '
3.) Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, der Winkel zwischen der an die Kittellinie (L) des Querschnitts einer jeden Rippe an ihrem Wendepunkt (I) gelegten Tangente und der an diese Hittellinie an ihrem Punkt (S) grössten Durchmessers gelegten Tangente grosser als 10° ist.
4.) Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende Winkel kleiner als 90° oder gleich 90° ist.
5.) Rotor nacn/Snspruche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass der Winkel (e) zwischen der in Richtung auf das Innere des Kranzes betrachteten, an die Kittellinie (L) des Querschnitts einer jeden Rippe an ihrem Punkt (E) kleinsten Durchmessers gelegten Tangente und der in der Drehrichtung der Scheibe betrachteten, an dem gleichen Punkt an den auf die Achse der Scheibe zentrierten, durch diesen Punkt gehenden Kreis ge-

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legten Tangente zwischen 25 und 90° liegt.
6.) Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5»

dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (s) zwischen der in der Richtung nach den Ausseren des Kranzes betrachteten, an die Mittellinie (1) des Querschnitts einer jeden Rippe an ihrem Punkt (S) grössten Durchmessers gelegten !Tangente und der in der dem Drehsinn der Scheibe entgegengesetzten Richtung.betrachteten, an dem gleichen Punkt an den auf die Achse der Scheibe zentrierten, durch diesen Punkt gehenden Kreis gelegten Tangente zwischen 30 und 130° liegt.
7.) Rotor nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konkavität des der Achse (X-X) des Rippenkranzes am nächsten liegenden Rippenabschnitts (A) in Bezug auf die Drehrichtung der Scheibe nach hinten gerichtet ist, wobei der Winkel (ie) zwischen 25 und 50° liegt und vorzugsweise grössenordnungsciässig 35° beträgt, während der Winkel (s) zwischen 45 und 130°, und zwar vorzugsweise zwischen 50 und 80 , liegt und zweckmässig grössenordnüngsmässig 60° beträgt.
8.) Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7j

dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer jeden Rippe über ihre ganze Erstreckung praktisch konstant ist.
9.) Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Organe zur Verbindung der Scheibe mit der mittleren Habe gev/isse Rippen stetig verlängernde Arme (3) sind.
10.)· Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis

9,.dadurch gekennzeichnet, dass die Organe zur Verbindung der Scheibe mit der mittleren Habe gewisse Rippen verlängernde Arme sind, welche durch gebogene Platten gebildet v/erden, deren Konkavität in Bezug auf die Drehrichtung der Scheibe nach hinten gerichtet ist.
11.) Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Flächen der Scheibe und der Felge nach ihrem Umfang zu konvergieren.
12.) Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Fläohe der Felge die Form eines Kegelstumpfs hat, dessen grosse Grundseite der betreffenden-

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Fläche der Scheibe am nächsten liegt.
13·) Rotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch

gekennzeichnet, dass die Felge die Form eines kegelstumpfförmigen Flansche hat.
14.) Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis · 13-, dadurch gekennzeichnet, dass der eine jede Rippe auf der Seite der Achse (X-X) des Rotors begrenzende Rand an den inneren Rand der Felge (6) durch einen gegen diese Achse schrägliegenden Abschnitt·(7) angeschlossen ist.

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