DE3026838C2

DE3026838C2 - Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse

Info

Publication number: DE3026838C2
Application number: DE3026838A
Authority: DE
Inventors: Edmund Ing.(Grad.) Bausch; Hans 7730 Villingen-Schwenningen Sautter
Original assignee: Binder Magnete 7730 Villingen-Schwenningen De GmbH
Current assignee: Binder Magnete 7730 Villingen-Schwenningen De GmbH
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1982-09-16
Also published as: CH656682A5; GB2080895B; FR2487027A1; IT8148586A0; FR2487027B1; DE3026838A1; GB2080895A; IT1171266B

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse gem. Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Federdruckbremsen dieser Gattung bekannt, die mit Wechselstrom-Hubmagneten betätigt, insbesondere gelüftet werden. Dabei werden vorwiegend lamellierte T-förmige oder I-förmige Anker verwendet. Um die notwendigen Bremsmomente realisieren zu können, werden mehrere Magnete gleichzeitig eingesetzt oder es werden über Hebelübersetzungen die den Bremsmomenten entsprechenden Lüftkräfte erzeugt Diese bekannten Federdruckbremsen sind in ihrer Herstellung sehr aufwendig, haben eine geringe Leistungsdichte und können oft nicht in moderne Bremsrnotorcn integriert werden. Außerdem ist ein wirtschaftlicher Einsatz derartiger Federdruckbremsen für Gleichstrombetrieb meist nicht möglich.

Weiter sind Federdruckbremsen bekannt, die mit Gleichstrom betätigt werden. Diese haben ein topfähnliches Magnetsystem, das aus massiven weichmagnetischen Material besteht, und sind daher wegen der auftretenden hohen Eisenverluste für Wechselstrombetrieb ungeeignet. Lediglich bei sehr kleinen Federdruckbremsen mit dünnwandigen magnetflußführenden Teilen ist ein einigermaßen wirtschaftlicher Betrieb mit Wechselstrom möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federdruckbremse zu schaffen, die in wirtschaftlicher Weise mit Gleichstrom und mit Wechselstrom betrieben werden kann und die mit geringen Bauabmessungen konzentrisch zur abzubremsenden Motorwelle integriert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei e^;ner F, cterdruckbremse der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs I.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Aufbau des Joches und des Ankers als Pakete formgleicher Jochbleche bzw. Ankerbleche ermöglicht eine einfache Herstellung dieser Bleche als Stanzteile. Die versetzt angeordnete Schichtung der Jochbleche und Ankerbleche symmetrisch zur abzubremsenden Welle ergibt einen geringen Außendurchmesser, der Jen integrierten Anbau an den abzubremsenden Motor begünstigt. Außerdem wird durch die nahe/u konstante radiale Breite der Pollücke und damit der Lrregerspule eine günstige Ausnützung des Spulenvolumens und eine hohe Leistungsdichte erreicht.

Der Aufbau des Jochs nähert sich der topfähnlichen Form an, wie sie aus massivem weichmagnetischem Material für gleichstrombetätigte Federdruckbremsen bekannt ist. Die Eigenschaften bei Gleichstrombetätigung entsprechen daher nahezu den Eigenschaften dieser bekannten Federdruckbremse^ Durch den iameilierten Aufbau werden aber ebenso gute Eigen^ ⁶* schäften bei Wechselstrombetätigung erzielt Außep dem ergibt sich bei Gleichstrombetrieb ein schnellerer Feldaufbau und damit eine kürzere Lüftzeit

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Federdruckbremse im Schnitt B-B der Fig. 2,

Fig.2 die Federdruckbremse im Schnitt A-A der Fig. 1,

Fig.3 die Federdruckbremse im Teilschnitt C-Cder Fig. 2.

Fig.4 eine axiale Draufsicht auf die Polseite des Ankers der Federdruckbremse,

F i g. 5 das Jocn und den Anker der Federdruckbremse im Axialschnitt,

Fig.5 schematisch die Jochanordnung der Federdruckbremse und

Fig.7 schematisch eini: abgewandelte Jochanordnung.

In der Zeichnung ist die elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse als elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse dargestellt, wie dies der häufigsten Anwendung entspricht. In diesem Falle wird bei Erregung des Magnetsystems die Bremse gegen den Federdruck gelüftet und die Welle freigegeben. Bei Abschalten der Erregung kommt die Bremse ^urch &,e Federkraft zur Wirkung und bremst die Motorwelle ab. Dies entspricht der üblichen Verwendung der Federdruckbremse als Sicherheitsbremse, die die durch einen Elektromotor angetriebene Welle sofort stillsetzt, wenn der Motor abgeschaltet wird oder die Stromversorgung ausfällt. Selbstverständlich könnte in entsprechender Weise die elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse auch so ausgebildet sein, daß sie bei Erregung des Magnetsystems wirksam wird und bei Abschalten der Erregung durch Federdruck gelüftet wird.

In F i g. 1 ist die elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse an einen Elektromotor angebaut dargestellt, von welchem eine Anbaufläche Il und die abzubremsende Welle 6 gezeigt sind. Die Welle 6 durchsetzt frei drehbar das Magnetsystem 17. das in später beschriebener Weise an der Anbaufläche 11 befestigt ist. Auf dem über das Magnetsystem 17 hinaus ragenden En^e der Welle 6 sitzt ein Lüfterrad 7. welches über Öffnungen 9 einer die Federdruckbremse umschließenden Lüfterhaube 10 Kühlluft, die durch Pfeile 8 angedeutet ist, ansaugt und dem Elektromotor zuführt.

Das Magnetsystem 17 weist zwei Jochpakete 20a und 206 auf, die symmetrisch zur Welle 6 angeordnet sind. Jedes Jocrpaket 20a bzw. 206 ^:st lamelliert aus U formigen Jochblechen 18 geschichtet, die alle identische Form aufweisen und aus Dynamobandblech gestanzt sind. Die Jochbleche 18 sind, wie F i g. 2 zeigt, gegeneinander versetzt geschichtet, so daß sich ein dachförmiger Verlauf bildet Der abgerundete Scheitel der beiden dachförmigen Jochpakete 20a und 206 liegt in einer die Achse der Welle 6 enthaltenden Ebene und die Dachschenkel der Jochpakete 20a und 206 sind einander zugekehrt.

In der Pollücke zwischen den Jochschenkeln 21 der Jochpakte 20a und 206 befindet sich eine Erregerspule 1. die die Welle 6 umschließt. In der Stirnfläche des äußeren Jechschenkels 21 ist jeweils ein Uurzschlußring 22 vorgesehen, um bei Wechselstrombetrieb Brummgeräusche infolge des periodischen Magnetkraftverlaufes zu verhindern.

Die Jochbleche 18 sind mit ihren Jochschenkeln 21 auf die Anbaufläche 11 zugerichtet An ihrem entgegenge* setzten Ende weisen die Jochbleche 18 einen axialen Vorsprung auf, mit welchem sie in einen Dufchbruch einer Platte 19 eingeseiz⁴· und mit dieser an den Punkten

39 verschweißt sind, wie F i g. 5 zeigt. Die Platte 19 wird mit dem dachförmigen Durchbruch als Stanzteil hergestellt und gewährleistet in einfacher Weise die dachförmig geschichtete Anordnung der Jochbleche lS bei der Montage.

Die Jochpakete 20a und 206 und die Erregerspule 1 sind mit Kunststoff zu dem kompakten Magnetsystem 17 ummantelt. Zwischen den Jochpaketen 20a und 206 sind symmetrisch zur Welle 6 zwei Druckfedern 3 in das Magnetsystem 17 eingesetzt, die sich auf der Platte 19 axial abstützen. Mit ihrem anderen Ende stützen sich die Druckfedern 3 an einem Anker 2 ab, der frei drehbar von der Welle 6 durchsetzt wird.

Der Anker 2 weist zwei lameliierte Ankerpakete 38 auf, die aus I-förmigen Ankerblechen 26 geschichtet sind. Alle Ankerbleche 26 haben identische Form und sind aus Dynamobandblech gestanzt. Die Ankerbleche 26 sind so geschichtet, daß die Ankerpakete 38 den Jochpaketen 20a und 206 in der daciiförmigen Gestalt entsprechen, wie F i g. 4 zeigt.

Die Ankcrbleche 26 weisen einen axialen Vorsprung auf, mit welchem sie in eine Platte 2" ingesetzt und bei

40 mit dieser verschweißt sind. Dadun_n - rgibi sicii eine bequeme und exakte Anordnung der Ankerbleche 26 bei der Montage.

In der Kunststoffummantelung des Magnetsystems 17 sind zv,--A Aussparungen für Befestigungsschrauben 23 vorgesehen, die diametral zueinander, achsparallel und in der Ebene der Druckschrauben 3 angeordnet sind. Wie die F i g. 1 und 3 zeigen, greifen die Befestigungsschrauben 23 mit ihrem Kopf an der Platte 19 an und sind in die Anbaufläche 11 eingeschraubt, so daß sie das Magnetsystem 17 gegen die Anbaufläche 11 verspannen. Beiderseits der Befestigungsschrauben 23 sind jeweils zwei metallische Stülzstege 24 angeordnet, die sich einerseits an der Platte 19 und andererseits an der Anbaufläche H abstützen, um den Anpreßdruck der Befestigungsschrauben 23 aufzunehmen.

Ein Kunstitoffring 25 ist auf das Magnetsystem 17 aufgesetzt und verlängert dessen Umfang a.if die Anbaufläche 11 zu. Der Kunststoffring 25 umschließt den Anker 2 und weist Rippen 28 auf, die bis zur Anuaufläche 11 verlängert sind und die Stützstege 24 umschließen. Die Rippen 28 greifen radial in entsprechend geformten Umfangsausnehmuiigen des Ankers 2 ein. wie F i g. 4 zeigt. Die Rippen 28 des Kunststoffrings 25 führen dadurch den Anker 2 drehfest und axial verschiebbar. Das Magnetsystem 17 und der Kunststoffring 25 sind durch Pressung mit den Stützstegen 24 und dadurch auch miteinander verbunden.

Axial 7wischen den Anker 2 und die Anbaufläche U ist eine Bremsscheibe 4 eingesetzt. Die Bremsscheibe 4 ist drehfest und axial verschiebbar mit der Welle 6 verbunden. Wird die Errsgerwicklung 1 nicht mit Strom bssci.icat. so pressen die Druckfedern 3 den Anker 2 gegen die Bremsscheibe 4. so daß diese zwischen dem Anker 2 und der Ai.oaufläche 11 festgeklerrm t wird. Die Welle 6 wird auf diese Weise abgebremst. Wird die Erregerspule 1 tiiit Strom beschickt, wird der Anker 2 angezogen und gibt die Bremsscheibe 4 frei, so daß diese und damit die Welle 6 sich frei drehen können.

In den F ι g. 6 und 7 sind schematisch Beispiele für die Versetzte Schichtung der Jochbleche 18 da/gestellt. Wesentlich für die Erfindung ist dabei, daß die zwei Jochpakete die Welle 6 symmetrisch umschließen und sich ihre äußere B°grenzungslinie einem zur Welle 6 konzentrischen Kreis 42 annähert. Durch diese Merk* rnalq werden insbesondere die geringen Bauabmeäsusi-

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gen und die gute Integrierbarkeit in den Elektromotor erreicht. Weiter ist angestrebt, daß die Breite b in radialer Richtung der Pollücke zwischen den Jochschenkeln 21 über die gesamte Schichthöhe 2a des Joches möglichst konstant ist. Durch den kleinsten Wert dieser radialen Breite b wird die für die Erregerspule 1 zur Verfügung stehende radiale Breite bestimmt. Dementsprechend verursachen Unterschiede in der radialen Breite b ungenutztes Bauvolumen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.6, das der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten optimalen Lösung entspricht, ist die Schichtung der Jochbleche 18 so gewählt, daß sich eine dachförmige Gestalt ergibt. Der Steigungswinkel « der schrägen Dachlinie liegt zwischen 15° und 25°, wobei sich ein Winkel von 20" als optimal herausgestellt hat. Um die Annäherung an den Kreis 42 zu verbessern und die radiale Breite b der Pollücke im Scheitelbereich des dachförmigen Joches nicht wesentlich größer werden zu lassen als in den »Uns» Bereichen, ist der Scheiteibcrcich d?^r J"?hnnkete abgerundet.

Die Schichthöhe 2a der Jochpakete 20a und 206 ist so auf den Radius R des umschließenden Kreises 42 abgestimmt, daß sich für den im wesentlichen 6eckigen Verlauf der Erregerspule 1 eine möglichst gute Annäherung an die Kreisform ergibt. Diese Annäherung der Erregerspule 1 an die Kreisform bedeutet ein möglichst geringes unproduktives Spulenvolumen und damit möglichst geringe Kupferverluste der Erreger· spule. Die optimale Schichthöhe 2a beträgt unter diesem Gesichtspunkt das 0,50 bis 0,55fache des Durchmessers 2R des umschließenden Kreises 42.

Die radiale Breite b der Pollücke bestimm! die Dimensionierung der Erregerspule 1 und damit in Verbindung mit der Gestalt der Jochpakete 20a und 20b die Leistungsdichte. Der günstigste Wert ergib« sich dabei, wenn die Breite b der Pollücke das 0,25 bis 0,35fache des Radius R des umschließenden Kreises 42 beträgt.

Die Fig.7 zeigt eine Abwandlung* bei welcher die Schichtung der Jochbleche 18 so gewählt ist, daß ihre äußere Begrenzungslirtie vollständig mit dem Kreis 42 zusammenfällt. Da alle jochblechc 18 die gleiche Form aufweisen, bedeutet dies, daß auch die Begrenzungslinie der inneren Jochschenkel 21 auf einer entsprechenden Kreislinie liegen. Dies bedeutet eine stärkere Änderung der radialen Breite b der Pollücke, wobei insbesondere in Her Mitteichene der Jochpakete 20a und 20b ein das Bauvolumen vergrößernder unproduktiver Raum entsteht.

Die gesamte Federdruckbremse besteht im wesentlichen aus Blechstanzteilen und Kunststoffspritzteilen und ist daher rationell und kostengünstig herstellbar, da insbesondere spanabhebende Bearbeitungen weitgehend entfallen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse mit einem lamellierten Joch, mit einer Erregerspule und mit einem Iameilierten Anker, der unter der Druckwirkung von Federn steht und auf eine auf der abzubremsenden Welle drehfest aber axial verschiebbar sitzende Bremsscheibe einwirkt, d a durch gekennzeichnet,

daß das Joch aus zwei in bezug auf die Welle (6) symmetrisch zueinander angeordneten Jochpaketen (20a, 206,1 besteht, die beide aus U-förmigen Jochblechen (18) identischer Form zusammengesetzt sind,

daß die Erregerspule (1) in der Pollücke zwischen deren Jochschenkeln (21) aufgenommen ist,
daß die Jochbleche (18) so geschichtet sind, daß die Breite (b) der Pollücke in zur Welle (6) radialer Richtung über die gesamte Schichthöhe (2a) der Jochpakete (20a, 2Qb) nahezu konstant ist und sich die äußer·· Begrenzungslinie der Jochpakete (20a, 2ObJ einem zur Weiie (6) konzentrischen Kreis (42) annähen, und

daß der Anker (2) aus zwei den Jochpaketen (20a, 20b) entsprechend angeordneten Ankerpaketen (38) besteht, die aus I-förmigen Ankerblechen (26) identischer Form in gleicher Weise wie die Jochblcche (18) geschichtet sind.

2. Federdruckbremse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzungslinie der Jochpakete (20a. 20i>;und der Ankerpakete (38) kreisförmig erläuft.

3. Federdruckbremse nac¹' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzungslinie der Jochpakete (20a. 2Ub) i^d der Anker (38) dachförmig verläuft.

4. Federdruckbremse nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die dachförmige Begrenzungslinie im Scheitelbereich abgerundet ist.

5. Federdruckbremse nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (λ) der dachförmigen Begrenzungslinie 15° bis 25° beträgt.

6. Federdruckbremse nai h einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichthöhe (2a) der Jochpakete (20a. 20b) und der Ankerpakete (38) das 0,50 bis O.55fache des Durchmessers (2R) des Kreises (42) beträgt, dem sich deren äußere Begrenzungslinie annähert.

7. Federdruckbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Pollücke in zur Welle (6) radialer Richtung das 0.25 bis 0.35fache des Radius (R) des Kreises beträgt, dem sich die äußere Begrenzungslinie der Jochpakete (20a. 20f>jannähert.

x Federdruckbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochbleche (18) und die Ankerbleche (26) jeweils mit axial gerichteten Vorsprüngen in Platten (19 bzw. 27) eingesetzt und mit diesen verschweißt sind.

9. Federdruckbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das joch und die Erregerspule (l) allseitig mit Kunststoff Umschlossen sind.

10- Federdruckbremse nach einem der vorherge^ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch mitteis Befestigungsschrauben (23) an eine Anbaufläche (11) anschraubbar ist und das achspa

rallele Stützstege (24) das Joch gegen die Anbaufläche (11) abstützen und den Anker (2) axial und drehfest führen.