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H a l t e b r e m s e Halt ebrems e Die Erfindung bezieht sich auf
eine Haltebremse für Fahrzeuge, insbesondere solche mit Elektroantrieb, Maschinenantriebe
und dergleichen, bei der mechanisch über einen Bremsbelag zusammenwirkende Bremsenteile
mit einem in einem magnetischen Kreis angeordneten Anker vorgesehen sind, wobei
der magnetische Kreis einen Permanentmagneten zum Halten der Bremse in angezogener
Stellung und einen Elektromagneten zum Lüften der Bremse enthält.
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Es sind Permanent-Magnet-Bremsen mit elektromagnetischer Lüftung bekannt
(Binder-Magnete, Informationen 7/68). Diese bekannten Bremssysteme werden bei Stromzufuhr
gelüftet, während im stromlosen Zustand durch einen Bremsmagneten
die
Bremskraft erzeugt wird. Es wird daher bei diesen bekannten Bremssystemen ständig
elektrische Energie benötigt, um die Bremse in gelüftetem Zustand zu halten. Dies
ist in allen denjenigen Fällen nachteilig, bei denen die zur Verfügung stehende
elektrische Energie knapp bemessen ist, also bei allen Antrieben, die aus elektrischen
Batterien oder Sammlern gespeist werden, Dies gilt insbesondere im Hinblick auf
Elektrofahrzeuge, wie elektrisch angetriebene Krankenstühle u.dgl. mehr.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltebremse
zu schaffen, die wie die bekannten Permanent-Magnet-Bremsen mit elektrischer Lüftung
durch einen Permanentmagneten in angezogener Stellung gehalten und durch die Wirkung
eines Elektromagneten gelüftet werden, wobei aber für das Lüftern der Bremse nur
ein kurzzeitiger, impulsartiger Stromstoss erforderlich sein soll, also zum Halten
der Bremse in gelüftetem Zustand keine elektrische Energie fortwährend mehr aufgewandt
werden muss. Die Haltebremse soll dabei mindestens ebenso betriebssicher und zuverlässig
sein, wie die bekannten Permanent-Magnet-Bremsen mit elektromagnetischer Lüftung.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass ein zweiter
Anker mit zweitem'Permanentmagnet und Elektromagnet enthaltenden magnetischem Kreis
in entgegengesetzt zum ersten Anker wirkendem Sinn mit den Bremsteilen gekuppelt-ist,
und zwar mit dem Permanentmagneten zum Halten der Bremse in gelüfteter Stellung
und mit dem Elektromagneten zum Anziehen der Bremse.
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Durch die Erfindung wird ein Steuern der Bremse durch kurzzeitige
Stromimpulse erreicht. Durch das Aufgeben eines solchen kurzen Stromimpulses wird
die Bremse umgelegt, d.h.
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von Anziehstellung in Lüftstellung bzw. von Lüftstellung in Anziehstellung
gebracht. Das Halten der Bremse erfolgt dann in der einen sowie in der anderen Stellung
jeweils durch die Wirkung eines Permanentmagneten. Die von der Bremse benötigte
elektrische Energie ist ausserordentlich gering, so dass auch mit Batterie bzw.
Sammler betriebene Antriebe, beispielsweise an Krankenfahrstühlen udgl., mit derartigen
Bremssystemen ausgerüstet werden können, ohne den in Batterie bzw. Sammler mitgeführten
Energievorrat nennenswert zu belasten. Die Haltebremse gemäss der Erfindung lässt
sich mit einem Stromstoss augenblicklich von der einen in die andere Stellung umlegen
und wird mit Sicherheit in der jeweiligen Stellung gehalten.
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Im Rahmen der Erfindung können die magnetischen Kreise im wesentlichen
spiegelbildlich symmetrisch zueinander ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil,
dass die in diesen magnetischen Kreisen herrschenden magnetischen Flüsse an solchen
Stellen, an denen hohe Magnetkraft erforderlich wird, gleichsinnig überlagert, und
an denjenigen Stellen, an denen keine Magnetkraft gebraucht wird, gegensinnig über
lagert werden können, und sich im letzteren Fall praktisch aufheben. Man erhält
dadurch optimale Sparsamkeit an elektrischer Energie und andererseits auch die Möglichkeit,
die den Magnetfluss leitenden Teile an solchen Stellen, an denen sich der Magnetfluss
praktisch aufhebt, dünnwandig ausbilden zu können, ohne in den Sättigungsbereich
des den Magnetfluss leitenden Materials zu kommen. Insgesamt kann durch diese besonders
günstige Ausführungsform die Haltebremse mit relativ geringem Gewicht und hohem
Wirkungsgrad ausgestattet werden.
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Für die beiden magnetischen Kreis kann im Rahmen der Erfindung ein
gemeinsamer, den Magnetfluss leitender und die Elektromagnet-Wicklungen aufnehmender
Kern vorgesehen sein.
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Dadurch lässt sich ein bsonders kompakter Aufbau der Haltebremse erreichen.
Der gemeinsame Magnetkern enthält dabei
vorzugsweise eine magnetischen
Fluss leitende Trennwand für die beiden magnetischen Kreise. Die beiden magnetischen
Kreise sind daher frei von ungewollt er gegenseitiger Beeinflussung.
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Für jeden magnetischen Kreis kann im Rahmen der Erfindung ein eigener
Permanentmagnet vorgesehen sein. Diese beiden Permanentmagnete können dabei mit
ihrer Polarität gleichsinnig an den gemeinsamen Kern angesetzt sein. Es ist aber
auch möglich, die beiden Permanentmagnete gegensinnig an den Kern anzusetzen.
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Eine weitere Möglichkeit bietet sich im Rahmen der Erfindung dahingehend,
dass für die beiden magnetischen Kreise ein gemeinsamer Permanentmagnet vorgesehen
ist, der im Bereich der Trennwand angeordnet, vorzugsweise in diese einbezogen sein
kann.
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Wie bei den bekannten Permanentmagnet-Bremsen mit elektromagnetischer
Lüftung, kann der erste Anker selbst einer der zusammenwirkenden Bremsenteile sein.
Der Magnetfluss durchsetzt dabei den eigentlichen Bremsbereich.
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Bei einem nach diesem Prinzip aufgebautem Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist der erste Anker eine an dem zu bremsenden Antrieb angeordnete, rotierende
Bremsscheibe, während der zweite Anker feststehend dieser Bremsscheibe gegenübergestellt
und der die beiden magnetischen Kreise mit ihren zugehörigen Teilen aufnehmende
Körper als Gegen-Bremsenteil axial zwischen beiden ankern verschiebbar, aber gegenüber
einem Träger oder Rahmen verdrehfest angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung ist jedes Umschalten mit einem ruckartigen, axialen Verschieben des
die beiden magnetischen Kreise mit ihren zugehörigen Teilen aufnehmenden Körpers
verbunden. Liegt dieser Körper in Berührung mit dem ersten, die Bremsscheibe bildenden
Anker, so wird dort die gewünschte Bremswirkung erzeugt, wobei der in dem ersten
Magnetkreis wirksame Permanentmagnet ein ständiges Anliegen und Andrücken des die
Magnetkreise enthaltenden Körpers an der Bremsscheibe bewirkt. Ein Stromstoss durch
die Elektromagnet-Wicklungen hat eine wesentliche Verstärkung des durch den zweiten
Anker verlaufenden magnetischen Flusses zur Folge, während der vom Permanentmagneten
des ersten magnetischen Kreises erzeugte Magnetfluss durch den Magnetfluss des Elektromagnetes
wesentlich herabgesetzt wird. Der die Magnetkreise enthaltende Körper springt daher
gegen den zweiten Anker und wird dort durch den im zweiten magnetischen Kreis wirksamen
Permanentmagneten gehalten. In dieser zweiten
Stellung ist die Bremse
gelüftet.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung liegen die eigentlichen,
zusammenwirkenden Bremsenteile ausserhalb der magnetischen Kreise, und die beiden
Anker sind lediglich Betätigungseinrichtung zum Zusammendrücken und Lüften der beiden
zusammenwirkenden Bremsenteile. Hierdurch wird erreicht, dass der eigentliche Bremsbereich,
insbesondere auch der Bremsbelag ausserhalb des magnetischen Flusses liegt. Dadurch
lassen sich durch relativ kleine, kompakt aufgebaute Einrichtungen hohe Bremskräfte
erzeugen. Die magnetischen Kreise, insbesondere deren permanentmagnetischen Teile,
befinden sich ausserhalb desjenigen Bereiches, in welchem durch die Bremswirkung
Wärme erzeugt wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der erwähnten, bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung der Lüftweg der Bremsenteile kürzer als der Bewegungsweg
der Anker ist, und in der Verbindung zwischen dem die Bremsenteile zusammendrückenden
Anker und dem von ihm betätigten Bremsenteil eine ßndrückfeder angeordnet ist. Hierdurch
wird ein gleichmässiges Zusammendrücken der zusammenwirkenden Bremsenteile erreicht.
Andererseits ist der das Zusammendrücken der Bremsenteile
bewirkende
Anker stets in voller, genauer Anlage an dem die übrigen Teile des magnetischen
Kreises enthaltenden Körper. Dadurch wird die Haltekraft des die Bremse in eingelegtem
Zustand haltenden Permanentmagneten optimal ausgenutzt.
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Beispielsweise kann ein beide Magnetkreise spiegelbildlich symmetrisch
aufnehmender Kern mit mittiger Führungsbohrung für eine darin axial verschiebbar
gelagerte, die beiden scheibenförmig ausgebildeten Anker tragende Betätigungsstange
vorgesehen sein, und die Betätigungsstange am einen Ende die gegenüber einem Träger
oder Rahmen verdrehfest aber verschiebbar gelagerte Gegen-Bremsscheibe tragen. Dabei
kann die Gegen-Bremsscheibe an zusätzlichen Führungsstangen sich gegenüber dem die
Teile der magnetischen Kreise aufnehmenden Körper abstützende, die Bremsenteile
zusammendrückende Federn tragen. Dies bietet die Möglichkeit,der leichten einfachen
Justierung der Federkraft, und damit der gewünschten, maximalen Bremskraft. Die
Einstellung der maximalen Bremskraft kann in vielen Fällen von besonderem Interesse
sein, beispielsweise bei Krankenfahrstühlen und ähnlichen Geräten. Dort soll beispielsweise
der Krankenfahrstuhl bei eingelegter Bremse sicher stehen, Andererseits soll aber
der Krankenfahrstuhl in gebremsten Zustand nicht vollständig
blockiert
sein, sondern auch ohne Lösen der Bremse einem Stoss oder sonstiger Einwirkung nach
eben, ohne Beschädigung irendweicher Teile.
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Im Rahmen der Erfindung können schliesslich die Elektromagnet-Wicklungen
zur Möglichkeit verstärkter Erregung zum Zwecke des Magnetisierens des Permanentmagneten
bzw. der Permanentmagnete ausgelegt sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Permarentmagnetze
bej.dem Zusammenbau der Vorrichtung zunächst als Teile aus permanent magnetiwierbarem
Material eingesetztund nach dem ferti -gen Zusammenbau der Vorrichtung erst magnetisiert
werden. Man kann dabei die Magnetisierung dem jeweiligen Benutzungsweck der Bremse
entsprechend einrichten. Ausserdem -bietet sich der Vorteil, dass der Permanentmagnet
bzw. die Permanentmegnete neu magnetisiert werden können, wenn infolge irgend welcher
Behlerhafter Anwendung der Systeme, beispielsweise durch Anlegen weseitlich überhöhter
Spannung an die Elektromagnet-Wicklungen, eine Schwächung oder Entmagnetisierung
des Permanentmagneten bzw. der Permanentmagnete eingetreten ist.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine bevorzugte Ausf-ihrun;sforrnder-Haltebremse
gemäss der Erfindung in axialem Schnitt;
Fig. 2 schematisch eine
Haltebremse im wesentlichen entsprechend Figur 1 beim Magnetisieren der Permanentmagnetemit
entgegengesetzter Polarität des magnetisierenden Feldes; Fig. 5 und 4 schematisch
eine Haltebremse mit Magnetisierung entsprechend Figur 2 im Betrieb; Fig. 5 schematisch
eine Haltebremse im wesentlichen entsprechend Figur 1 beim Magnetisieren der-Permanentmagnete
mit gleichgerichteter Polarität des magnetisierenden Feldes; Fig. 6 und 7 schematisch
eine Haltebremse mit Magnetisierung gemäss Figur 5 im Betrieb und Fig. 8 bis 10
schematisch eine abgewandelte Ausführungsform der Haltebremse beim Magnetisieren
und im Betrieb.
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'6irie die Zeichnung zeigt, enthält die Haltebremse gemäss der Erfindung
zwei magnetische Kreise I und II, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen
spiegelbildlich symmetrisch zueinander angeordnet sind. Im Beispiel der Figur 1
ist für
die beiden magnetischen Kreise I und II ein gemeinsamer
magnetisierbarer Kern 1 im wesentlichen in Form eines zylindrischen Werkstückes
aus magnetisierbarem Material, beispielsweise Eisen. Dieser Kern 1 hat eine axiale
Mittelbohrung 2 und einen äusseren, mittleren Umfangsbund 3. Der Kern 1 trägt zur
einen Seite (in der Zeichnung links) seines Mittelbundes 3 die zum magnetischen
Kreis I gehörenden Teile und zur anderen Seite des Mittelbundes 3 die zum magnetischen
Kreis II gehörenden Teile. Daher ist auch an den Aussenbund 3 eine Trennwand 4 aus
magnetisierbarem Material angesetzt.
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Die Trennwand ist in diesem Beispiel durch den Boden 4a des topfartig
ausgebildeten Gehäuse- und Polschuhteiles 5a der zum magnetischen Kreis I gehörenden
Teile, den Bodenteil 4b des entsprechenden Gehäuse- und Polschuhteiles 5b zum magnetischen
Kreis II und eine zwischen beide Bodenteile 4a und 4b aufgenommene Halte- und Befestigungsplatte
6 gebildet, die ebenfalls aus magnetisierbarem Material bestehen kann.
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Im wesentlichen wird der magnetische Fluss jedoch in den beiden Bodenteilen
4a und 4b geführt.
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Die beiden topfartigen Polschuh- und Gehäuseteile 5a und Sb haben
im wesentlichen zylindrische Aussenform und erstrecken sich spiegelbildlich symmetrisch
mit ihrer offenen Seite
axial nach aussen. In den Innenraum der
beiden Polschuh- und Gehäuseteile 5 a und Sb sind die bei 7a und 7b angedeuteten
Magnet-Wicklungen eingelegt, von denen die Magnet-Wicklung 7a einen Teil des magnetischen
Kreises I und die Wicklung 7b einen Teil des magnetischen Kreises II bildet. Die
Magnet-Wicklungen 7a und 7b werden durch Halte- und Dämpfungsringe 8a bzw. 8b aus
nicht magnetisierbarem Material, beispielsweise Messing, im Inneren der Polschuh-
und Gehäuseteile 5a und 5b gehalten.
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In den Öffnungsbereich jedes Polschuh- und Gehäuseteiles 5a und 5b
ist auf den Kern 1 je ein Permanentmagnet
9a bzw.
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9b gesetzt. Jeder dieser Permanentmagnet
ist im dargestellten Beispiel aus dem eigentlichen ringförmigen Permanentmagneten
9c aus permanentmagnetisierbarem keramikartigem Material und zwei Stützringen 9d
aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Stahl, aufgebaut. Die beiden Stützringe
9d dienen zum Sichern des Permanentmagnet
9a bzw.
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9b gegen Bruch und zur Bearbeitung an der freien Aussenfläche, um
den jeweiligen Permanentmagnet
9a bzw. 9b mit der Polschuh-Stirnfläche 1Oa bzw. lOb des jeweiligen Polschuh-und
Gehäuseteiles 5a bzw. 5b genau in eine Ebene zu bringen.
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Durch die Mittelbohrung 2 des Kernes 1 hindurch erstreckt sich axial
eine Betätigungs- und Trägerstange 11, die die beiden jeweils der offenen Seite
des Polschuh- und Gehäuseteiles Sa-bzw. 5b gegenübergestellten Anker 12a und 12b
trägt. Auf dem der eigentlichen Bremse 13 zugewandten Ende (in Fig. 1 rechts) ist
ein nabenartiger Träger 14 auf die Träger- und Betätigungsstange 11 aufgesetzt.
In diesen nabenartigen Träger ist der scheibenförmige Anker 12b im inneren Bereich
eingepresst. Der andere scheibenförmige Anker 12a ist mitteU Federring 15, Trägerring
16, Spannplatte 17 und axial in die Träger und Führungsstange 11 eingeschraubtem.Spannbolzen
18 fest, aber abnehmbar aufgesetzt.
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Die genaue axiale Führung der Träger- und Führungsstange 11 erfolgt
mittels axialer Gleitführung in Lagerbuchsen 19.
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Auf den Itabenteil 14 ist axial verschiebbar eine Gegen-Bremsscheibe
20 aufgesetzt. Die axiale Verschiebung der Gegen-Bremsscheibe ist nach einer Seite
durch einen Federring 21 und nach der anderen Seite durch den scheibenförmigen Anker
12b begrenzt. Um den Umfang der Halteplatte 6 verteilt sind Augen 22 angebracht,
in die Führungs- und Haltebolzen 27 eingesetzt sind. DieseFührungs- und Haltebolzen
erstrecken sich mit ihrem glatten Endbereich durch in entsprechender
Anordnung
und Ausbildung an der Gegen-Bremsscheibe 20 angebrachten Augen 24. Hierdurch erhält
die Gegen-Bremsscheibe 20 eine Gegenführung zu ihrer axial verschiebbaren Anbringung
auf dem Nabenteil 14 und gleichzeitig eine Sicherung gegen Verdrehen bezüglich der
Halteplatte 6. Diese Halteplatte 6 kann dann dazu dienen, das gesamte System an
einem geeignetem, feststehenden Maschinenteil oder- Rahmen zu montieren. An ihrem
der Halteplatte 6 zugewandten Endbereich sind die Führungsbolz-en- 23 mit einem
Gewinde versehen, auf das eine Justierschraube 25 aufgesetzt sein kann. Zwischen
der Justierschraube 25 und dem jeweiligen Auge 24 der Gegen-Bremsscheibe 20 ist
eine Andrückfeder 26 aingesetzt. Die so auf dem Umfang der Gegen-Bremsscheibe verteilten
und in ihrer Vorspannung einstellbaren Andrüökfedern 26 drücken normalerweise, in
nicht betätigtem Zustand;der Bremse, die- Gegenbremsscheibe 20 gegen den Federring
21.
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Das gesamte, oben beschriebene System ist vorzugsweise mit koaxialer
Ausrichtung einer auf die ZU bremsende Welle 27 gesetzten Bremsscheibe 28 mit ringförmigen
Bremsbelag 29 gegenübergesetzt. Figur 1 zeigt die Bremse in nicht betätigter, also
gelüfteter Stellung. In dieser Stellung ist der Anker 12b an den Permanentmagnetring
9b und die äussere
stirnseitige Polschuhfläche 10b angezogen. Dadurch
ist die Führungs- und Trägerstange 11 in ihrer in der Darstellung linken Stellung
in der der Federring 21 die Gegen-Bremsscheibe 20 gegen die Wirkung der Andrückfedern
26 von dem Bremsbelag 29 abhebt. Die durch den Permanentmagnetring 9b erzeugte Haltekraft
ist stark genug, die Bremse mit Sicherheit in dieser Stellung zu halten. Um die
Haltekraft der Permanentmagnetring 9a und 9b noch besser auszunutzen, ist, wie in
Figur 1 dargestellt, der umfängliche Endbereich des Polschuh- und Gehäuseteiles
im Bereich des Halteringes 8b verjüngt ausgebildet. Zum Einlegen der Bremse wird,
wie später erläutert, der Anker 12b von seinem Permenantmagnetring 9b freigegeben,
und der Anker 12a von seinem Permanentmagnetring 9a angezogen. Dadurch wird die
Träger- und Führungsstange 11 in der Darstellung nach rechts verschoben.
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Der Federring 21 iet gibt die Gegen-Bremsscheibe frei, so dass sie
unter der Wirkung der Andrückfedern 26 gegen den Bremsbelag 29 gedrückt wird. Da
der Verschiebeweg des Ankers 12a und damit der Träger und Führungsstange 11 grösser
als der für das Einlegen der Bremse erforderliche Verschiebeweg der Gegen-Bremsscheibe
ist, wird der Auflagedruck der Gegenbremsscheibe 20 auf den Bremsbelag 29 ausschliesslich
durch die Andrückfedern 26 bestimmt. Dies gilt auch dann
noch,
wenn merklicher Abrieb am Bremsbelag 29 eingetreten ist. Wenn der Abrieb am Bremsbelag
29 so weit fortgeschritten ist, dass sich die Gegen-Bremsscheibe auch in eingelegtem
Zustand der Bremse noch am Federring 21 abstützt, also die Bremskraft merklich nachlässt,
dann ist die Bremse neu einzurichten oder, wenn auch dies nicht mehr möglich ist,
neu zu belegen.
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Die Arbeitsweise der Haltebremse gemäss der Erfindung ergibt sich
im wesentlichen anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 2 bis 7 und in
abgewandelter Ausführungsform der Figuren 8 bis 10. Dabei ist zu beachten, dass
nach den Figuren 2 bis 10 der Anker 12b zugleich auch die Bremsscheibe sein kann.
Der die beiden magnetischen Kreise I und II aufnehmende Körper kann dann axial verschiebbar
aber verdrehfest an einem Rahmen oder sonstigen Maschinenteil geführt sein, und
so axial zwischen den beiden Ankern 12a und 12b bewegt werden. Solche vereinfachte
Ausführung kann im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, wenn man auf die nach
Figur 1 vorgesehene Trennung von eigentlicher Bremse 13 und magnetischer Kreise
I und II verzichten kann.
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Wie aus Figur 2 ersichtlich, werden zum Magnetisieren der Permanentmagnetringe
die beiden für höhere Strombelastung als im Normalfall ausgelegten Magnet-Wicklungen
7a und 7b kurzzeitig mit Gleichstrom erhöhter Stromstärke beschickt.
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Nach Figur 2 erfolgt diese Strombeaufschlagung in gegensinniger Führung
durch die Magnetwicklungen 7a und 7b (Kreuz bedeutet Fuhrung des Stromes in die
Zeichenebene hinein und Punkt Führung des Stromes aus der Zeichenebene heraus).
Durch die gegensinnige Strombeschickung der Magnetwicklungen 7a und 7b ergibt sich
ein magnetischer Fluss, wie er in Figur 2 durch Ringe und Pfeile angedeutet ist.
Der geschlossene Ring im linken ! Teil der Figur 2 soll andeuten, dass dort ein
wesentlich grösserer Magnetfluss herrscht, weil der Anker 12b anliegt, als im linken
Teil des System, wo der Magnetfluss einen Luftspalt zu überwinden hat. Da im Bereich
der Trennwand 4 sich beide IvTanetflüsse addieren, tritt dort magnetische
ein, die damit die- Grenze für die erreichbare Magnetisierung bildet.
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Nach der Darstellung der Figur 2 würde daher der Permanentmagnetring
9a wesentlich weniger magnetisiert als der Permanentmagnetring9b. Um dies zu vermeiden,
muss die beschriebene Magnetisierung zweimal ausgeführt werden, und zwar einmal
mit anliegendem Anker 12b und einmal mit anliegendem Anker 12aO Die so zweimal durchgeführte
Magnetisierung
entsprechend Figur 2 hat dann zum Ergebnis, dass
die beiden Permanentmagnetringe 9a und 9b praktisch gleichstark magnetisiert sind,
und zwar mit dem Nordpol nach der offenen Seite des jeweiligen Polschuh- und Gehäuseteiles
5a bzw. Sb hin. Dies bedeutet, dass die beiden Permanentmagnetringe 5a und 5b mit
ihrer Starität gegensinnig angeordnet sind-.
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Durch umgekehrte Führung des Magnetisierungsstromes durch die Wicklungen
7a und 7b kann naturgemäss auch eine Magnetisierung vorgenommen werden, bei der
die nach der jeweiligen Öffnung der Polschuh- und Gehäuseteile 5a und 5b liegenden
Seiten der Permanentmagnetringe Südpole sind. Es gelten dann sinnemäss hinsichtlich
der im Betrieb zu benutzenden Stromführung durch die Wicklungen 7a und 7b die umgekehrten
Verhältnisse.
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Nach Figur 3 soll mit einem Stromimpuls durch die Magnetwicklungen
7a und 7b der bis dahin anliegende$ Anker 12a freigegeben, und der bis dahin in
Abstand liegende Anker 12b angezogen werden. Hierzu wird ein Gleichstromimpuls in
dem durch Punkte und Kreuze angedeutetem Sinne durch beide Elektromagnetwicklungen
7a und 7b geschickt. Wie die im oberen Teil der Figur^durch Kreise und Pfeile angedeutet,
überlagert sich dabei der durch die elektromagnetische
Erregung
erzeugte Magnetfluss (äusserer Kreis) mit dem durch die Permanentmagneten 9a und
9b erzeugten magnetischen Fluss (innere Kreise). In dem Anker 12a ist der magnetische
Fluss entgegengesetzt, S dass sich bei entsprechender Abstimmung die magnetische
Wirkung praktisch aufhebt. In dem rechts dargestellten Anker 12b dagegen addieren
sich der Permanentmagnetfluss mit dem Elektromagnetfluss. Auch wenn beide den Luftspalt
zu überwinden haben, reicht die vom gemeinsamen Magnetfluss hervorgerufene magnetische
Wirkung aus, um den Anker anzuziehen bzw. den die magnetischen Kreise aufnehmenden
Körper nach rechts gegen den Anker 12b zu ziehen. Dadurch wird der Luftspalt beseitigt,
und der Permanentmagnetfluss wesentlich verstärkt, selbst wenn der Stromimpuls durch
die Wicklungen 7a und 7b längst aufgehört hat. Das ganze System wird deshalb vom
Permanentmagnetring in Anlage des Ankers 12b gehalten. In Figur 4 ist der Fall dargestellt,
dass er Anker 12b wieder freigegeben und der Anker 12a angezogen werden soll. Hierzu
wird ein Gleichstromimpuls durch die Elektromagnetwicklungen 7a und 7b geschickt,
der entgegengesetzt zu demjenigen gerichtet ist, wie er im Fall der Figur 3 benutzt
wird. Jetzt sind der Permanentmagnetfluss und der Elektromagnetfluss im Anker 12b
einander entgegengesetzt, und im Anker 12a gleichgerichtet. Es tritt jetzt aus den
gleichen Gründen, wie oben erläutert, die Freigabe des Ankers 12b und das Anziehen
des
Ankers 12a ein.
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Wie Figur 3 und 4 zeigen, ist die Richtung des elektrischen Betätigungsimpulses
durch die Elektromagnetwicklungen 7a und 7b für Einlegen der Bremse und Lüften der
Bremse entgegengesetzt. Es kann daher eine eindeutige Schaltung zum Einlegen der
Bremse und Lüften der Bremse vorgesehen werden.
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Ausserdem zeigen die Figuren 3 und 4, dass sich im Betrieb der magnetische
Fluss durch die Trennwand 4 stats teilweise aufhebt. Die Permanentmagnetringe 9a
und 9b werden im wesentlichen entgegen ihrer Polarität vom elektromagnetischen Fluss
durchsetzt. Dies hat aber keine nachteilige Wirkung auf die Magnetisierung, da die
Grösse des im Betrieb benutzten magnetischen Flusses weit unterhalb des Bereiches
bleibt, in welchem bleibende Magnetisierungsänderungen eintreten können.
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Nach Figur 5 wird die Magnetisierung, ausgehend von dem gleichen Grundsystem
wie im Beispiel der Figur 2,in der Weise ausgeführt, dass beide Elektromagnetwicklungen
7a und 7b im gleichen Sinne mit einem Gleichstromimpuls erhöhter Stromstärke beaufschlagt
werden. Dadurch ist der magnetische Fluss in beiden Hälften des System nicht mehr
spiegelbildlich, sondern gleichsinnig. Die beiden Permanentmagnetringe 9a
und
9b werden deshalb im gleichen Sinne magnetisiert, d.h.
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sie sind nachher in ihrer Polarität gleichsinnig am Kern 1 angeordnet.
Im Bereich der Trennwand 4 ist der durch die Elektromagnetwicklung 7a induzierte
magnetische Fluss demjenigen entgegengerichtet, der von der Elektromagnetwicklung
7b induziert wird. Man könnte zunächst annehmen, dass durch den Luftspalt im Bereich
des Ankers 12b der Permanentmagnetring 9 weniger magnetisiert würde, als der Permanentmagnetring
9a. Tatsächlich tritt aber die magnetische Sättigung nicht mehr zuerst im Bereich
der Trennwand 4, sondern im Bereich des anliegenden Ankers 12a und des Permanentmagnetringes
9a ein, so dass durch entsprechende Wahl der Stromstärke des zum Magnetisieren benutzten
Gleichstromimpulses mit einem einzigen Magnetisiervorgang beide Permanentmagnetringe
9a und 9b praktisch gleich stark magnetisiert werden können. Wenn erwünscht, kann
selbstverständlich auch bei diesem System ein zweifaches Magnetisieren, einmal mit
anliegendem Anker 12a und einmal mit anliegendem Anker 12b, vorgenommen werden.
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Wie die Figuren 6 und 7 zeigen, sind zum Betrieb die beiden Elektromagnetwicklungen
7a und 7b gegeneinander geschaltet, so dass sie von dem Betriebsstrom entgegengesetzt
durchflossen werden. Trotzdem ist aber auch bei diesem Fall der
für
das Anziehen des Ankers 12a zu benutzende Gleichstromstoss entgegengesetzt gerichtet,
demjenigen, wie er für das Anziehen des Ankers 12b zu benutzen ist. Die Arbeitsweise
ist daher praktisch die gleiche wie im Fall der Figuren 3 und 4. Dabei sind wiederum
die äusseren Kreise zur Andeutung des elektromagnetischen Flusses und die inneren
Kreise zur Andeutung des permanentmagnetischen Flusses vorgesehen.
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Nach Figur 8 bis 10 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Haltebremse
vorgesehen, bei der ein einziger Permanentmagnetring 9 für beide magnetischen Kreise
I und II vorgesehen ist. Dieser Permanentmagnetring ist in die Trennwand 4 zwischen
beiden magnetischen Kreisen I und II eingesetzt und nicht mehr in axialer sondern
radialer Richtung magnetisiert. Wie Figur 8 zeigt, erfolgt das Magnetisieren dieser
Vorrichtung in analoger Weise, wie oben im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, da
die maximale Dichte des magnetischen Flusses bei dieser Magnetisierungsweise im
Bereich der Trennwand 4 liegt. Wie die Figuren 8 bis 10 zeigen, kann in Solchem
Fall auch die Trennwand 4 verstärkt ausgebildet werden, um die Dicht Betrieb durch
die Elektromagnetwicklung 7 a und 7b erzeugten magnetischen Flusses im Bereich der
Trennwand 4 und des Permanentmagnetringes 9
möglichst klein zu
halten. Bei der in Figur 8 angedeuteten Magnetisierung reicht es normalerweise aus,
einmal zu magnetisieren, einerlei welcher der beiden Anker 12a oder 12b anliegt.
Man kann jedoch auch zweimal magnetisieren. Einmal mit anliegendem Anker 12a und
einmal mit anliegendem Anker 12b, wobei bei jedem Magnetisierungsgang der Stromfluss
durch die gegeneinander geschalteten Wicklungen 7a und 7b im gleichen Sinn vorgenommen
wird. Im Betrieb werden, wie Figur 9 und 10 zeigen, die beiden Elektromagnetwicklungen
7a und 7b gleichsirjiig in Reihe geschaltet. Um den Anker 12a freizugeben, und den
Anker 12b anzuziehen, ist dann das Paar von Elektromagnetwicklungen 7a und 7b in
dem in Figur 9 angedeuteten Sinne mit einem Gleichstromimpuls zu beaufschlagen.
Will man den Anker 12b freigeben, und den Anker 12a anziehen, so ist das Paar von
Elektromagnetwicklungen 7a und 7b im umgekehrten Sinne mit einem Gleichstromimpuls
zu beaufschlagen. Es ist damit auch die Arbeitsweise dieser Vorrichtung die gleiche,
wie in Verbindung mit Figur 3 und 4 erläutert.
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Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen
Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können für sich allein oder in jeglicher denkbaren
Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.
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-Patentansprüche-