DE4116160A1 - Elektromagnetischer retarder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Retarder ge­ mäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In letzter Zeit haben sogenannte Transversalflußmaschinen zu­ nehmend Bedeutung erlangt. Bei diesen Maschinen wird ein Magnetfluß erzeugt, der in einer zur Drehachse der Maschine senkrechten Ebene verläuft. Derartige Maschinen erlauben hö­ here Kraftdichten, höhere Wirkungsgrade, als auch höhere Lei­ stungsdichten als andere Maschinen.

Maschinen dieser Art werden als Motoren verwendet - siehe z. B. DE 37 05 089 A1, DE 35 36 538 A1. In diesem Falle sind sie im allgemeinen stromrichtergespeist, um ein in einer Drehrichtung weisendes Drehmoment zu erzeugen. Dabei gibt es Maschinen, bei denen der Rotor doppeltseitig ausgebildet ist, d. h. im Umfangsbereich nach beiden Seiten hin angesetzte, ringförmige Polstrukturen aufweist. Es sind jedoch auch Maschinen in einseitiger Bauform bekannt geworden, bei denen nur eine einzige Polstruktur auf der einen Seite der Rotorscheibe - in axialer Richtung gesehen - angesetzt ist.

Maschinen dieser und ähnlicher Art sind auch derart zu gestalten, daß sie als Retarder wirken, die beispielsweise auf der Schiene oder der Straße eingesetzt werden. Hierbei gibt es sowohl elektrisch gespeiste Maschinen, als auch solche, die frei von Anschlüssen für elektrischen Steuerstrom sind. Hier ist beispielsweise DE 26 38 133 A1 zu nennen.

Bei der letztgenannten Maschinengattung spricht man auch von Wirbelstrom- oder Hysteresebremsen.

D-AS 10 11 044 beschreibt eine einstellbare Hysteresebremse, bei der zwei in gleichem Sinne magnetisierte Ringmagnete ge­ geneinander drehbar sind, um das elektrische Feld, das zur Bremsung dient, auf Null oder auf ein Maximum zu bringen. Mit einer derartigen Magnetanordnung können jedoch nur geringe Bremskräfte erzeugt werden. Für Fahrzeuge sind Bremsen dieser Art deshalb ungeeignet.

Für Fahrzeugbremsen ist es statt dessen erforderlich, im Luftspalt eine hohe Kraftliniendichte zu erzeugen, die eine genügend hohe Bremskraft gewährleistet. Hierbei ist es schwierig, die erforderliche Menge an Magnetmaterial bei mög­ lichst geringer Streuung auf kleinstem Raume unterzubringen. Der Raum ist aber bei Fahrzeugen im allgemeinen begrenzt, desgleichen natürlich auch das Gewicht, das für jegliche Aggregate zur Verfügung steht.

Bei elektrisch gespeisten Bremsen besteht ein weiterer Nach­ teil darin, daß sie bei Ausfall der Stromquelle völlig aus­ fallen. Dies ist natürlich aus Sicherheitsgründen für Fahr­ zeuge völlig unannehmbar.

Ganz allgemein besteht ein gravierendes Problem bei Maschinen gemäß dem Gattungsbegriff in der Führung der Wärme, die in jedem Falle anfällt, also im Motorbetrieb, im Generatorbe­ trieb wie auch im Bremsbetrieb. Der Erfindung liegt die Auf­ gabe zugrunde, einen elektromagnetischen Retarder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der derart gestaltet ist, daß er frei von Stromanschlüssen ist, daß er die dem Transversalflußprinzip eigenen Vorzüge zu nutzen vermag (ho­ her Luftspaltfluß, hohe Energiedichte), daß er ein starkes Bremsmoment bis hin zu den kleinsten Drehzahlen nahe dem Stillstand zu erzeugen vermag, und daß die Kühlung problemlos erfolgen kann. Schließlich soll die mittels des Retarders aufbringbare Bremskraft auf einfache Weise regelbar sein.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil von An­ spruch 1 gelöst.

Durch die Ausführung des Magnetkreises in Sammleranordnung (Dauermagnete und Weicheisenelemente wechseln sich ab) lassen sich mit wenig Magnetmaterial hohe Durchflutungen und damit starke Bremsmomente erzeugen. Aufgrund der besonderen Gestal­ tung der magnetischen Kreise lassen sich große Polzahlen er­ reichen, was wiederum starke Bremsmomente erlaubt. Die Sicherheit ist gewissermaßen systembedingt: Man ist von Hilfssystemen, vor allem von der Elektrik unabhängig, da die Bremswirkung stets vorhanden ist. Aufgrund der Ausbildung des Stators aus massivem Eisen werden gerade dort Wirbelströme erzeugt, die eine sehr effektive Bremsung bewirken. Die Wir­ belströme erzeugen somit Wärme vorwiegend im Stator. Von dort können sie aufgrund der Natur des Stators mühelos abgeführt werden, beispielsweise mittels Kühlschlangen, die den Stator durchziehen. Schließlich gewährleistet das axiale Relativver­ schieben von Rotor und Stator eine bequeme, baulich einfache und wirkungsvolle Regelung und Dosierung der Bremskraft. Durch eine Verschiebung, die im allgemeinen nach Millimetern mißt, läßt sich entsprechend der damit verbundenen Feld­ schwächung die Bremskraft bis auf Null reduzieren.

Wenn auch die doppelseitige Ausführungsform des Rotors kon­ struktiv gewisse Vorteile hat, so ist die einseitige Ausfüh­ rung im Hinblick auf die Kühlung vorteilhaft, da sich diese dann besonders einfach verwirklichen läßt.

Der Stand der Technik sowie der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert.

Der in der Figur dargestellte Retarder umfaßt eine Welle 1, einen mit dieser Drehfesten Rotor 2 mit einer Polstruktur 3 sowie einen Stator 4. Wie man sieht, ist der Rotor 2 im wesentlichen scheibenförmig. Die Polstruktur 3 ist gegenüber dem scheibenförmigen Teil des Rotors 2 rechtwinklig abgekröpft, so daß der Rotor 2 insgesamt die Gestalt einer Schüssel hat. Polstruktur 3 ist - in Umfangsrichtung gesehen - abwechselnd aus Dauermagneten und Weicheisenelementen auf­ gebaut, beispielsweise so wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Der Stator 4 ist ganz aus massivem Weicheisen hergestellt. Er ist frei von jeglichen elektrischen Wicklungen. Er weist ei­ nen radial inneren Schenkel 4.1 und einen radial äußeren Schenkel 4.2 auf. Dabei sind die Abmessungen und Anordnungen derart getroffen, daß die Polstruktur 3 des Rotors 2 in den Zwischenraum zwischen den beiden Schenkeln 4.1 und 4.2 des Stators einfügbar ist.

Gemäß der Erfindung sind Rotor 2 und Stator 4 in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar, so daß Polstruktur 3 mehr oder minder weit in den Zwischenraum zwischen den Sta­ torteilen 4.1 und 4.2 einschiebbar ist. Dabei wird man eines der beiden Teilen im allgemeinen feststehen lassen, und nur das andere verschiebbar machen.

Weiterhin ist Stator 4 gemäß der Erfindung mit einer Kühl­ schlange 6 zum Hindurchführen eines Kühlmediums versehen.

Claims (3)

1. Elektromagnetische Retarder in Transversalflußbauweise, mit einer Welle, einem mit dieser drehfesten scheiben­ förmigen Rotor, der in seinem Umfangsbereich Dauermagne­ te aufweist, ferner mit einem Stator, in dem durch Magnetfelder Wirbelströme erzeugt werden, die der Umdrehung des Rotors entgegenwirken, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) der Rotor (2) weist in seinem Umfangsbereich eine ringförmige, zur Welle (1) konzentrische Polstruk­ tur (3) auf, bei der in Umfangsrichtung die Dauer­ magnete mit Weicheisenelemente abwechseln;
• b) es befindet sich wenigstens auf einer Seite des Ro­ tors (2) eine Polstruktur (3);
• c) der Stator (4) weist einen äußeren (4.2) und einen inneren (4.1) Statorteil auf;
• d) der Stator (4) besteht aus massivem Eisen und ist frei von elektrischen Wicklungen;
• e) dem Stator (4) ist eine Kühleinrichtung (6) zuge­ ordnet;
• f) Rotor (2) und Stator (4) sind in axialer Richtung zueinander verschiebbar.

2. Retarder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) axial verschiebbar ist.

3. Retarder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (4) mit Kanälen (6) zum Hindurchführen eines Kühlmediums versehen ist.