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Wirbelstrombremse Die Erfindung betrifft elektrische Bremsen, insbesondere
für Fahrzeuge, bei welchen ein Rotor, welcher vorzugsweise aus einem magnetisierbaren
Metall besteht und mit einer drehbaren Welle fest verbunden ist, sich in einem Magnetfeld
dreht, welches von Elektromagneten erzeugt wird, wenn diese durch einen elektrischen
Strom erregt werden. wobei die Bremswirkung durch die so in dem Rotor erzeugten
Wirbelströme erhalten wird.
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Bei derartigen Bremsen muß für eine gute Kühlung nicht nur des unmittelbar
durch die Wirbelströme geheizten Rotors, sondern auch der beiderseits des Rotors
angebrachten und von diesem aus geheizten Elektromagnete gesorgt werden. Es ist
daher auch schon vorgeschlagen worden, zwischen den Elektromagneten radial gerichtete
Kühlluftströme hindurchzusaugen oder hindurchzupressen. Bei den bisherigen Bremsen
dieser Art waren jedoch die Elektromagnete zu eng nebeneinander angeordnet, um einen
Hindurchtritt wesentlicher Kühlluftmengen zu gestatten. Es ist hierbei zu bemerken,
daß der für die genannten Bremsen in der Regel zur Verfügung stehende Raum sehr
beschränkt ist und daß andererseits der Querschnitt der die Elektromagnete bildenden
Polkerne und Spulen ein, gewisses Maß nicht unterschreiten darf, damit diese Elektromagnete
in der Lage sind, ein zur Erzeugung einer kräftigen Bremsung ausreichendes Magnetfeld
zu schaffen.
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Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch behoben,
daß sowohl die Kerne als auch die auf diesen angebrachten Spulen der Elektromagnete
einen länglichen, vorzugsweise trapezförmigen Querschnitt erhalten, wodurch es möglich
«wird, einerseits dein «wirksamen Querschnitt der Kerne mid Spulen die notwendige
Größe
zu geben und andererseits zwischen den Elektromagneten verhältnismäßig
bedeutende Zwischenräume für den radialen Durchtritt der Kühlluft frei zu lassen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß es an sich bei dynamoelektrischen Maschinen
bekannt ist, den Elektromagneten einen länglichen, trapezförmigen Querschnitt zu
geben. Bei den bekannten Maschinen handelt es sich aber um gewöhnliche Dynamomaschinen,
bei denen die Frage der Kühlung der Elektromagnete keineswegs die Rolle spielt,
die sie für Wirbelstrombremsen spielt, bei welch letzteren die gesamte zu vernichtende
Energie im Innern der Bremse in Wärme umgesetzt wird. Bei den Dynamomaschinen ist
auch nicht für die Erzeugung wirksamer, radial zwischen den Elektromagneten hindurchgehender
Kühlluftströme besonders gesorgt. Die an sich bekannte längliche Form der Elektromagnete
hat infolgedessen hei ihrer Anwendung auf Wirbelstrombremsen eine fortschrittliche
und neuartige Wirkung.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispfelshalber
erläutert.
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Fig. I zeigt in einem Axialschnitt schematisch die Hälfte einer erfindungsgemäßen
Bremse.
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Fig. 2 zeigt die gleiche Bremse im Querschnitt längs der Linie II-II
der Fig. I.
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Erfindungsgemäß weist die z. B. für ein Kraftfahrzeug, z. B. einen
Lastwagen, bestimmte elektrische Bremse einen Rotor I aus einem magnetisierbaren
Metall., z. B. weichem Stahl, auf, welcher die Form einer auf einer Welle 2 befestigten
Scheibe hat, wobei die Welle beiderseits des Rotors I in Kugellagern 3 gelagert
ist, welche in den Seitenschilden 4 eines Gestells oder Gehäuses angebracht sind,
welches durch geeignete Mittel an dem Fahrgestell des Lastwagens oder eines anderen
mit der Bremse ausgerüsteten Fahrzeugs befestigt ist. Außerdem trägt wenigstens
eines dieser Seitenschilder, jedoch besser beide, Elektromagnete 5, deren Spulen
5a (s. Fig. 2) in Reihe oder parallel in einen nicht dargestellten elektrischen
Stromkreis eingeschaltet sind. Dieser Stromkreis ist mit ebenfalls nicht dargestellten
Vorrichtungen zur Regelung und Steuerung versehen, so daß in dein Rotor I Wirbelströme
entstehen, welche eine kräftige Bremsung des Rotors und der mit ihm starr verbundenen
Welle bewirken, wenn die Spulen mit Strom gespeist werden. Natürlich erzeugen die
Wirbelströme außer der Bremsung des Rotors eine kräftige Erwärmung desselben. Es
muß daher für eine wirksame Kühlung des Rotors und der in seiner Nähe liegenden
Teile gesorgt wenden.
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Hierfür werden durch die Drehung des Rotors I erzeugte Kühlluftströme
benutzt, welcher hierfür mit Flügeln 6 versehen ist. Mit Hilfe von Trennwänden 7
werden die beiderseits des Rotors liegenden Räume in zwei Abteilungen unterteilt,
von denen die äußere Abteilung die äußeren Teile der Elektromagnete 5 enthält, während
die innere Abteilung die inneren Teile dieser Elektromagnete enthält, wobei diese
beiden Abteilungen miteinander in der Nähe der Welle 2 in Verbindung stehen. Infolge
der Bewegung des Rotors I wird die Luft durch Öffnungen 8 angesaugt, welche sich
zwischen den Außenrändern 7a der Trennwände 7 und dem Umfang der Seitenschilde 4
befinden, und tritt zunächst in die äußeren Abteilungen ein, welche von dieser Luft
in radialer Richtung von dem Umfang nach der Mitte zu durchströmt werden, wobei
die Luft an den Außenteilen der Elektromagnete 5 entlang streicht. Bei ihrer Ankunft
in der Nähe der Welle 2 erfährt die Luft einen Richtungswechsel von I8o°', worauf
sie in den inneren Abteilungen von der Mitte der Vorrichtung nach ihrem Umfang zu
strömt, wobei sie an den Seitenflächen des Rotors I und den Innenteilen der Elektromagnete
5 entlang streicht. Schließlich wird die Luft in die Umgehung ausgetrieben.
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Aus obigem geht hervor, daß die Luft auf diesem Wege zwischen den
Elektromagneten 5 hindurchströmen muß, zwischen welchen somit geeignete Durchlässe
9 vorhanden sein müssen. Hierzu ist zu bemerken, daß bisher im allgemeinen Elektromagnete
mit Kernen und Spulen mit kreisförmigem Querschnitt benutzt wurden. Uni in einem
gegebenen Raum Elektromagnete unterbringen zu können, welche ein möglichst starkes
elektromagnetisches Feld erzeugen, hat man diese bisher so um die Drehachse der
Welle 2 und des Rotors I herum angeordnet, daß sich die Wicklungen benachbarter
Elektromagnete berührten (siehe die strichpunktiert in Fig. 2 angegebene Anordnung
der Elektromagnete). Es ist klar, daß eine derartige Anordnung unmöglich wird, wenn
die Kühlluft zwischen den Elektromagneten durchströmen soll.
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Zur Freilassung der Durchlässe 9 zwischen den Elektromagneten ohne
Schwächung des elektromagnetischen Feldes und ohne Vergrößerung der Abmessungen
der elektrischen Bremse erhalten erfindungsgemäß die Kerne 5b und die Spulen 5a
der Elektromagnete einen in Richtung auf die Drehachse des Rotors länglichen Querschnitt.
Anders ausgedrückt, die Abmessungen der Elektromagnete werden in radialer Richtung
vergrößert, während gleichzeitig die größte Ausdehnung der Elektromagnete in der
Umfangsrichtung verkleinert wird. Unter Benutzung eines Teils des bisher nicht ausgenutzten
Platzes zwischen den Elektromagneten und der Welle 2 des Rotors kann man so der
Länge der Spulen 5a, welche vorzugsweise hochkant und einlagig gewickelt werden,
praktisch die gleiche Länge geben, wie den Kreisspulen der sich berührenden kreisförmigen
Elel@tromagnete, wobei jedoch zwischen diesen Elektrotnagnetendie Durchlässe 9 frei
bleiben, durch welche die Kühlluft strömen kann.
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Die längliche Form der Querschnitte der Kerne und Spulen kann die
in Fig. 2 angegebene Trapezform haben. Sie kann jedoch auch mehr rechteckig sein
oder eine beliebige andere als zweckmäßig erachtete längliche Form aufweisen.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform
beschränkt, sondern kann abgewandelt werden, ohne den Rahmen der
Erfindung
zu verlassen. So kann insbesondere die in Richtung auf die Drehachse des Rotors
längliche Form der Elektromagnete in Bremsen benutzt werden. bei welchen keine Kühlluftströme
zwischen den Elektromagneten hindurchströmen, so daß bei diesen keine Zwischenräume
für diesen Luftdurchtritt frei zu bleiben brauchen. In diesem letzteren Fall hat
die Verwendung von Kernen mit einem in Richtung auf die Drehachse des Rotors länglichen
Querschnitt den Vorteil, daß die Elektromagnete der Achse angenähert werden können,
wodurch die Gesamtabmessungen der elektrischen Bremse verkleinert werden.