EP4666374A1 - Elektromagnetisch betätigbare bremse und elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer bremse - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbare bremse und elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer bremse

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Publication number
EP4666374A1
EP4666374A1 EP24701008.5A EP24701008A EP4666374A1 EP 4666374 A1 EP4666374 A1 EP 4666374A1 EP 24701008 A EP24701008 A EP 24701008A EP 4666374 A1 EP4666374 A1 EP 4666374A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring magnet
lining carrier
shaft
brake
axial direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701008.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerolf Fichtner-Pflaum
Alexander Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP4666374A1 publication Critical patent/EP4666374A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H02K7/1025—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets using axial electromagnets with generally annular air gap
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/748—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on electro-magnetic brakes
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F16D65/186—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes with full-face force-applying member, e.g. annular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates

Definitions

  • a brake motor has a motor with a brake, where the brake is applied when activated and released when released.
  • a magnetic braking system is known from US 3 579 003 A.
  • the invention is therefore based on the object of carrying out the operation of a brake motor with the highest possible safety.
  • the object is achieved in the brake according to the features specified in claim 1 and in the electric motor according to the features specified in claim 14.
  • a lining carrier of the brake is connected to a shaft in a rotationally fixed manner, and the lining carrier is arranged to be movable relative to the shaft in the axial direction, in particular parallel to the direction of the axis of rotation of the shaft, wherein an armature disk of the brake is rotationally connected to a magnetic body of the brake, wherein the armature disk is arranged to be movable in the axial direction, wherein magnetic bar magnets, in particular magnetized in the axial direction, are accommodated in the lining carrier, wherein a first ring magnet is arranged on a bearing plate of the electric motor, wherein a second ring magnet is arranged on the armature disk.
  • the advantage here is that safe operation of the brake motor can be guaranteed.
  • the armature disk When the brake is applied, the armature disk is axially retracted from the lining carrier, so that the lining carrier with its brake pads is retracted from the braking surfaces against which the brake pads were in frictional contact.
  • the ring magnets and the bar magnets enable the lining carrier to be axially centered between the bearing plate and the armature disk.
  • the detachment of the lining carrier with its brake pad from the braking surface formed on the bearing plate is supported by the magnetic repulsion between the first ring magnet and the bar magnets.
  • the pad carrier is axially spaced quickly, efficiently and safely using the magnets.
  • the radial direction and the circumferential direction are always related to the axis of rotation of the shaft; the axial direction is parallel to the direction of the axis of rotation of the shaft.
  • the second ring magnet is accommodated in an annular recess in the armature disk and/or is integrally connected, in particular adhesively connected, to the armature disk.
  • the ring axis of the first ring magnet is aligned coaxially to the axis of rotation of the shaft.
  • the advantage here is that it is more difficult for the lining carrier to tilt. This ensures trouble-free operation.
  • the ring axis of the second ring magnet is aligned coaxially to the axis of rotation of the shaft. The advantage here is that it is more difficult for the lining carrier to tilt. This ensures trouble-free operation.
  • the bar magnets are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular evenly spaced from one another.
  • the advantage here is that the lining carrier only needs to be equipped with a few bar magnets. This means that the bar magnets of the lining carrier are axially centered between the first and second ring magnets.
  • the bar magnets each have the same radial distance from the axis of rotation of the shaft and/or are each arranged at the same axial location.
  • the advantage here is that the lining carrier can be centered as precisely as possible between the two ring magnets by the magnetically repelling bar magnets.
  • the respective bar magnet has the same type of pole, for example north pole, on its side facing the first ring magnet as the first ring magnet on its side facing the bar magnet.
  • the respective bar magnet has the same type of pole, for example south pole, on its side facing the second ring magnet as the second ring magnet on its side facing the respective bar magnet.
  • the radial distance areas covered by the bar magnets are identical to one another and/or the areas covered by the bar magnets in the axial direction are identical to one another.
  • the advantage here is that the bar magnets are all arranged at the same circumferential angular position and all have the same axial position.
  • the first ring magnet is magnetized in the axial direction
  • the second ring magnet is magnetized in the axial direction
  • the bar magnets are each magnetized opposite to the axial direction
  • the first ring magnet is magnetized opposite to the axial direction
  • the second ring magnet is magnetized opposite to the axial direction
  • the bar magnets are each magnetized in the axial direction.
  • the pad carrier has brake pads axially on both sides, with the brake pads being arranged radially outside the bar magnets, the first ring magnet and/or the second ring magnet.
  • the brake has a plate part which is rotatably mounted on the magnet body.
  • Length change suitably movable on the shaft or the driver.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through an electric motor according to the invention with an electromagnetically actuated brake.
  • Figure 2 shows an enlarged section of Figure 1.
  • the electric motor has a rotatably mounted rotor shaft 2, which is rotatably mounted by means of a bearing 1 which is accommodated in a bearing plate 15.
  • bearing 1 is designed as a floating bearing.
  • the bearing shield is connected to a stator housing which, on its side axially remote from the bearing shield 15, is connected to a bearing flange in which a further bearing, in particular a fixed bearing, is accommodated for the rotatable mounting of the rotor shaft 2.
  • An annular driver 4 is placed on the rotor shaft 2 and is connected to the rotor shaft 2 in a rotationally fixed manner by means of a feather key 3.
  • the driver 4 has an external toothing onto which a lining carrier 7 is placed with its internal toothing.
  • the lining carrier 7 is thus connected to the driver 4 in a rotationally fixed manner and is nevertheless arranged to be displaceable in the axial direction relative to the rotor shaft 2.
  • the pad carrier 7 is provided with brake pads on both axial sides.
  • an armature disk 9 is arranged, which is connected to a magnetic body 10 in a rotationally fixed manner and is arranged to be displaceable in the axial direction.
  • bolts are preferably fastened to or in the magnetic body, each of which protrudes through a respective recess in the armature disk 9, so that the armature disk 9 is arranged in a rotationally fixed manner but is axially movable relative to the magnetic body 10.
  • the magnetic body 10 is connected to the bearing plate 15.
  • An annular recess is arranged in the magnetic body 10, in which an electrically energizable coil winding 11 is accommodated.
  • the coil winding 11 is preferably designed as a ring winding, wherein the ring axis of the ring winding is aligned coaxially to the axis of rotation of the rotor shaft 2.
  • the armature disk 9 is arranged axially between the magnet body 10 and the lining carrier 7.
  • the armature disk 9 is made of a ferromagnetic material.
  • Spring elements in particular ring springs, supported on the magnet body 10 press on the armature disk 9.
  • the armature disk 9 is pressed by the spring elements onto the lining carrier, in particular onto the brake pad arranged on the side of the lining carrier facing the armature disk, so that the lining carrier, in particular the brake pad arranged on the side of the lining carrier facing away from the armature disk, is pressed on its side facing away from the armature disk 9 onto a braking surface formed on the bearing plate 15, in particular a flat ground one, or onto a friction disk fastened to the bearing plate 15 and arranged axially between the bearing plate and the lining carrier.
  • the magnet body 10 and the armature disk 9 each have a centrally arranged recess through which the rotor shaft 2 projects.
  • a fan wheel is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft 2 on the side of the magnetic body 10 axially facing away from the armature disk 9.
  • a plate part 13 is provided which is rotatably mounted on the magnet body 10 and whose rotational position can be adjusted using a release lever 12 which is firmly connected to the plate part 13.
  • the armature disk 9 is arranged axially between the lining carrier 7 and the magnet body 10.
  • the armature disk 9 When the coil winding 11 is energized, the armature disk 9 is drawn towards the magnet body 10 while overcoming the spring force generated by the spring elements. In this way, the lining carrier 7 is released from the braking surface on the bearing plate 15 or from the friction plate and can move in the axial direction so that the brake runs freely.
  • a first ring magnet 5 is arranged on the bearing plate 15, in particular on the side of the bearing plate 15 axially facing the lining carrier, and a second ring magnet 8 is arranged on the side of the armature disk 9 facing the lining carrier 7.
  • the ring axis of the first ring magnet 5 is aligned coaxially to the axis of rotation of the rotor shaft 2.
  • the first ring magnet 5 is magnetized in the axial direction, in particular so that the first ring magnet 5 has a south pole on its side facing the lining carrier 7.
  • the ring axis of the second ring magnet 8 is aligned coaxially to the axis of rotation of the rotor shaft 2.
  • the second ring magnet 8 is magnetized in the axial direction, in particular so that the second ring magnet 8 has a north pole on its side facing the lining carrier 7.
  • the two ring magnets (5, 8) have in particular the same ring diameter; preferably they are therefore the same size.
  • Bar magnets 6 are accommodated in the lining carrier 7, which are magnetized in the axial direction such that they each have a south pole on their side facing the bearing plate 15 and a north pole on their side facing the armature disk 9.
  • the bar magnets 6 are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular regularly spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • the bar magnets 6 are all arranged at the same radial distance from the axis of rotation of the rotor shaft 2.
  • the radial distance range covered by the bar magnets 6 overlaps with the radial distance range covered by the first ring magnet 5 and with the radial distance range covered by the second ring magnet 8.
  • the bar magnets 6 are axially spaced from both the first ring magnet 5 and the second ring magnet 8. Preferably, the distance to the respective ring magnet (5, 8) is the same.
  • the bar magnets 6 are arranged in the lining carrier 7 in a way that prevents them from moving.
  • the bar magnets 6 are preferably connected to the lining carrier 7 in a material-locking manner, in particular adhesively bonded.
  • a positive connection is also advantageous, whereby for this purpose tabs are formed on the lining carrier, in particular punched out, which at least partially encompass the bar magnet and at least axially secure it.
  • the bar magnets 6 are arranged radially inside the brake pads. The brake pads are thus attached as far radially outward as possible on the pad carrier 7.
  • the magnetic force acting as an attraction on the armature disk 9 when the coil winding 11 is energized is preferably at least ten times greater than the magnetic force acting as a repulsion on the bar magnets 6 from the first ring magnet 5.
  • the coil winding 11 is preferably accommodated in a coil body, which is preferably made of plastic, in particular as a plastic injection-molded part, wherein the coil body together with the coil winding 11 is accommodated in the pot-shaped or annular recess of the magnet body 10.
  • the second ring magnet 8 is accommodated in an annular recess in the bearing plate 15. If no friction plate is provided, a finely machined ring surface is formed on the bearing plate radially outside the second ring magnet 8, which serves as a braking surface on the side of the bearing plate 15 facing the lining carrier 7. If a friction plate is present as an alternative, this is preferably punched out of a sheet metal as a perforated disk.
  • the rotor shaft 2 is provided with external teeth instead of the driver 4 and the lining carrier 7 is fitted onto the rotor shaft with its internal teeth.
  • the driver 4 and the feather key 3 can thus be dispensed with.

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Abstract

Elektromagnetisch betätigbare Bremse und Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse, wobei ein Belagträger drehfest mit der Rotorwelle des Elektromotors verbunden ist, und der Belagträger relativ zur Rotorwelle in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, wobei eine Ankerscheibe der Bremse mit einem Magnetkörper der Bremse drehfest verbunden ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, wobei im Belagträger magnetische Stabmagnete aufgenommen sind, wobei an einem Lagerschild des Elektromotors ein erster Ringmagnet angeordnet ist, wobei an der Ankerscheibe ein zweiter Ringmagnet angeordnet ist.

Description

Elektromagnetisch betätigbare Bremse und Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer
Bremse
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Bremse und einen Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Bremsmotor einen Motor mit Bremse aufweist, wobei die Bremse beim Aktivieren einfällt und beim Lüften gelöst wird.
Aus der DE 10 2010 049 744 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Bremse bekannt.
Aus der DE 10 2010 049 747 A1 ist ein Bausatz zur Herstellung unterschiedlicher Elektromotoren einer Baureihe von Elektromotoren bekannt.
Aus der DE 10 2010 049 748 A1 ist ein Elektromotor bekannt.
Aus der US 3 579 003 A ist ein magnetisches Bremssystem bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines Bremsmotors mit möglichst hoher Sicherheit auszuführen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremse nach den in Anspruch 1 und bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der elektromagnetisch betätigbaren Bremse, insbesondere für einen Elektromotor, wobei ein Belagträger der Bremse drehfest mit einer Welle verbunden ist, und der Belagträger relativ zur Welle in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse der Welle, bewegbar angeordnet ist, wobei eine Ankerscheibe der Bremse mit einem Magnetkörper der Bremse drehtest verbunden ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, wobei im Belagträger magnetische, insbesondere in axialer Richtung magnetisierte, Stabmagnete aufgenommen sind, wobei an einem Lagerschild des Elektromotors ein erster Ringmagnet angeordnet ist, wobei an der Ankerscheibe ein zweiter Ringmagnet angeordnet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein sicherer Betrieb des Bremsmotors gewährleistbar ist. Denn beim Einfallen der Bremse die Ankerscheibe vom Belagträger axial zurückgezogen, so dass der Belagträger mit seinen Bremsbelägen von den Bremsflächen, gegen welche die Bremsbeläge im Reibkontakt waren, zurückgezogen wird. Durch die Ringmagnete und die Stabmagnete ist eine Zentrierung des Belagträgers axial zwischen dem Lagerschild und der Ankerscheibe erreichbar. Das Ablösen des Belagträgers mit seinem Bremsbelag von der am Lagerschild ausgebildeten Bremsfläche ist unterstützt durch die magnetische Abstoßung zwischen dem ersten Ringmagnet und den Stabmagneten.
Besonders wichtig ist auch, dass beim Lüften der Bremse der Belagträger mittels der Magnete schnell, effizient und genügend sicher axial beabstandet wird.
Die radiale Richtung und die Umfangsrichtung sind hier stets auf die Drehachse der Welle bezogen; die axiale Richtung ist parallel zur Richtung der Drehachse der Welle.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Ringmagnet in einer ringförmigen Vertiefung der Ankerscheibe aufgenommen und/oder ist stoffschlüssig verbunden, insbesondere klebeverbunden, mit der Ankerscheibe. Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher Platzbedarf für den Ringmagnet notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ringachse des ersten Ringmagnets koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verkippen des Belagträgers erschwert ist. Somit ist ein störungsarmer Betrieb gewährleistbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ringachse des zweiten Ringmagnets koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verkippen des Belagträgers erschwert ist. Somit ist ein störungsarmer Betrieb gewährleistbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stabmagnete in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere voneinander gleichmäßig, beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass der Belagträger nur mit wenigen Stabmagneten ausgestattet werden muss. Somit ist eine axiale Zentrierung der Stabmagnete des Belagträgers zwischen dem ersten und zweiten Ringmagnet angeordnet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Stabmagnete jeweils den selben Radialabstand zur Drehachse der Welle auf und/oder sind jeweils an derselben axialen Stelle angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Belagträger möglichst exakt zwischen den beiden Ringmagneten durch die magnetisch abstoßend wirkenden Stabmagnete zentrierbar ist. Denn der jeweilige Stabmagnet weist auf seiner dem ersten Ringmagnet zugewandten Seite dieselbe Polsorte, beispielsweise Nordpol, auf wie der erste Ringmagnet auf seiner dem Stabmagnet zugewandten Seite. Ebenso weist der jeweilige Stabmagnet auf seiner dem zweiten Ringmagnet zugewandten Seite dieselbe Polsorte, beispielsweise Südpol, auf wie der zweite Ringmagnet auf seiner dem jeweiligen Stabmagnet zugewandten Seite.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die von den Stabmagneten jeweils überdeckten Radialabstandsbereiche jeweils identisch zueinander und/oder die von den Stabmagneten jeweils in axialer Richtung überdeckten Bereiche sind jeweils identisch zueinander. Von Vorteil ist dabei, dass die Stabmagnete alle auf einer gleichen Umfangswinkelposition angeordnet sind und alle dieselbe axiale Position aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Ringmagnet in axialer Richtung magnetisiert, wobei der zweite Ringmagnet in axialer Richtung magnetisiert ist, wobei die Stabmagnete jeweils entgegengesetzt zur axialen Richtung magnetisiert sind, Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Ringmagnet entgegengesetzt zur axialen Richtung magnetisiert, wobei der zweite Ringmagnet entgegengesetzt zur axialen Richtung magnetisiert ist, wobei die Stabmagnete jeweils in axialer Richtung magnetisiert sind. Von Vorteil ist dabei, dass die axial zwischen den beiden Ringmagneten angeordneten Stabmagnete von beiden Ringmagneten abgestoßen werden und somit mittig positioniert werden. Beim Lüften der Bremse wird die Ankerscheibe von Federelementen vom Magnetkörper weggedrückt. Sodann drückt dann die Ankerscheibe den Belagträger zum Lagerschild hin. Dabei wird die abstoßende magnetische Kraft zwischen den Stabmagneten und den Ringmagneten überwunden und die am Belagträger axial beidseitig angeordneten Bremsbeläge auf jeweilige Bremsflächen gedrückt, insbesondere also ein erster Bremsbelag auf die erste Bremsfläche und ein zweiter Bremsbelag auf die zweite Bremsfläche.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stabmagnete jeweils in einer jeweiligen durch den Belagträger in axialer Richtung durchgehenden Ausnehmung angeordnet und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere klebeverbunden, mit dem Belagträger. Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle, einfache Bauweise ermöglicht ist, wobei kein zusätzlicher Bauraum notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgreifen am Belagträger ausgestanzte und/oder ausgebildete Laschenbereiche die Stabmagnete zumindest teilweise und begrenzen somit axial. Von Vorteil ist dabei, dass eine formschlüssige axiale Sicherung, insbesondere zusätzlich ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Belagträger axial beidseitig Bremsbeläge auf, wobei die Bremsbeläge radial außerhalb der Stabmagnete, des ersten Ringmagnets und/oder des zweiten Ringmagnets angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein großes Reibmoment erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Ringmagnet in, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Welle, Umfangsrichtung ununterbrochen ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Montage ermöglichst ist. Außerdem ist ein axiales Zentrieren des Belagträgers mittig zwischen erstem und zweitem Ringmagnet unabhängig von der Drehstellung des Belagträgers ausführbar.
Bei einem zusätzlichen oder alternativen Ausführungsbeispiel ist der zweite Ringmagnet in, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Welle, Umfangsrichtung ununterbrochen ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Montage ermöglichst ist. Außerdem ist ein axiales Zentrieren des Belagträgers mittig zwischen erstem und zweitem Ringmagnet unabhängig von der Drehstellung des Belagträgers ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Magnetkörper, insbesondere in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers, eine Spulenwicklung angeordnet, insbesondere deren Wicklungsachse koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, wobei am Lagerschild auf der dem Belagträger zugewandten Seite des Belagträgers eine erste Bremsfläche ausgebildet ist oder eine Reibscheibe mit dem Lagerschild verbunden ist, welche auf ihrer dem Belagträger zugewandten Seite des Belagträgers eine erste Bremsfläche bereitstellt, insbesondere wobei die Ankerscheibe auf ihrer dem Belagträger zugewandten Seite ein zweite Bremsfläche bereitstellt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse automatisch einfällt, da die von den Federelementen erzeugte Federkraft die Ankerscheibe zum Belagträger hindrückt und diesen somit auf die am Lagerschild ausgebildete erste Bremsfläche drückt. Nur bei Bestromung der Spulenwicklung überwindet die auf die Ankerscheibe wirkende anziehende Magnetkraft die von den Federelementen erzeugte Federkraft, sodass die Ankerscheibe zum Magnetkörper hinbewegt wird und somit der Belagträger freigestellt wird von den Bremsflächen. Hierbei, insbesondere also beim Freistellen des Belagträgers, unterstützt die magnetisch abstoßende Kraft zwischen den Stabmagneten und den Ringmagneten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die Welle durch eine Ausnehmung des
Magnetkörpers hindurch und ist auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Magnetkörpers drehtest mit einem Lüfter verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine Entwärmung des Magnetkörpers und somit auch der Bremse in einfacher Weise ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Bremse ein Plattenteil auf, welches am Magnetkörper drehbar aufgelagert ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein manuelles Lüften ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappt der von den Stabmagneten überdeckte Radialabstandsbereich mit dem von dem ersten Ringmagnet überdeckten Radialabstandsbereich oder ist identisch zu diesem. Von Vorteil ist dabei, dass der Belagträger magnetisch in axialer Richtung zentrierbar ist. Denn die Stabmagnete sitzen auf der selben radialen Position wie die Ringmagnete. Somit ist die abstoßende Kraft genügend stark.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappt der von den Stabmagneten überdeckte Radialabstandsbereich mit dem von dem zweiten Ringmagnet überdeckten Radialabstandsbereich oder ist identisch zu diesem, insbesondere wobei die Stabmagnete in axialer Richtung zwischen dem ersten Ringmagnet und dem zweiten Ringmagnet angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zentrierung in axialer Richtung magnetisch ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Belagträger eine Innenverzahnung auf, welche auf die Außenverzahnung eines ringförmigen Mitnehmers aufgesteckt ist, wobei der Mitnehmer drehfest mit der Welle verbunden ist, insbesondere mittels einer Passfederverbindung. Von Vorteil ist dabei, dass der Belagträger drehfest mit dem Mitnehmer verbunden ist und gleichzeitig axial verschiebbar angeordnet ist.
Wichtige Merkmale bei dem Elektromotor mit einer vorgenannten Bremse sind, dass die Welle eine Rotorwelle des Elektromotors ist.
Insbesondere ist im Lagerschild ein Loslager aufgenommen, dessen Innenring auf die Welle aufgesteckt und dessen Außenring in dem Lagerschild aufgenommen ist, wobei das Lagerschild mit einem Statorgehäuse des Elektromotors verbunden ist, wobei ein Lagerflansch auf der vom Lagerschild abgewandte Seite des Statorgehäuses mit dem Statorgehäuse verbunden ist und ein Festlager aufnimmt, das zusammen mit dem Loslager die Welle drehbar lagert. Von Vorteil ist dabei, dass das Loslager im Lagerschild aufgenommen ist und somit bei thermisch bedingten Längenveränderungen der Welle diese kompensierbar sind. Außerdem ist auch der Belagträger zur Kompensation der
Längenveränderung geeignet verschiebbar auf der Welle beziehungsweise dem Mitnehmer angeordnet.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor mit einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse gezeigt.
In der Figur 2 ist ein Ausschnitt der Figur 1 vergrößert dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, weist der Elektromotor eine drehbar gelagerte Rotorwelle 2 auf, welche mittels eines Lagers 1 , das in einem Lagerschild 15 aufgenommen ist, drehbar gelagert ist.
Vorzugsweise ist das Lager 1 als Loslager ausgeführt.
Das Lagerschild ist mit einem Statorgehäuse verbunden, das auf seiner vom Lagerschild 15 axial abgewandten Seite mit einem Lagerflansch verbunden ist, in welchem ein weiteres Lager, insbesondere Festlager, aufgenommen ist zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 2.
Ein ringförmiger Mitnehmer 4 ist auf die Rotorwelle 2 aufgesteckt und mittels einer Passfeder 3 drehfest mit der Rotorwelle 2 verbunden. Der Mitnehmer 4 weist eine Außenverzahnung auf, auf welche ein Belagträger 7 mit seiner Innenverzahnung aufgesteckt ist. Somit ist der Belagträger 7 mit dem Mitnehmer 4 drehfest verbunden und trotzdem in axialer Richtung relativ zur Rotorwelle 2 verschiebbar angeordnet.
Der Belagträger 7 ist axial beidseitig mit Bremsbelägen versehen.
Auf der vom Lagerschild 15 axial abgewandten Seite des Belagträgers 7 ist eine Ankerscheibe 9 angeordnet, welche drehfest mit einem Magnetkörper 10 verbunden ist und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Vorzugsweise sind hierzu Bolzen am oder im Magnetkörper befestigt, welche jeweils durch eine jeweilige Ausnehmung der Ankerscheibe 9 hindurchragen, sodass die Ankerscheibe 9 zwar drehfest aber axial bewegbar zum Magnetkörper 10 angeordnet ist. Der Magnetkörper 10 ist mit dem Lagerschild 15 verbunden. Im Magnetkörper 10 ist eine ringförmige Vertiefung angeordnet, in welcher eine elektrisch bestrombare Spulenwicklung 11 aufgenommen ist.
Die Spulenwicklung 11 ist vorzugsweise als Ringwicklung ausgebildet, wobei die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Drehachse der Rotorwelle 2 ausgerichtet ist.
Die Ankerscheibe 9 ist axial zwischen dem Magnetkörper 10 und dem Belagträger 7 angeordnet.
Vorzugsweise ist die Ankerscheibe 9 aus einem ferromagnetischen Material gefertigt.
Am Magnetkörper 10 abgestützte Federelemente, insbesondere Ringfedern, drücken auf die Ankerscheibe 9.
Somit wird bei Bestromung der Spulenwicklung 11 die Ankerscheibe 9 zum Magnetkörper 10 hingezogen entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft.
Bei Nichtbestromung der Spulenwicklung 11 wird die Ankerscheibe 9 von den Federelementen auf den Belagträger, insbesondere auf den an der der Ankerscheibe zugewandten Seite des Belagträgers angeordneten Bremsbelag, gedrückt, sodass der Belagträger, insbesondere der an der von der Ankerscheibe abgewandten Seite des Belagträgers angeordnete Bremsbelag, auf seiner von der Ankerscheibe 9 abgewandten Seite auf eine am Lagerschild 15 ausgebildete, insbesondere eben geschliffene, Bremsfläche oder ein am Lagerschild 15 befestigtes, axial zwischen Lagerschild und Belagträger angeordnete Reibscheibe, gedrückt wird.
Der Magnetkörper 10 und die Ankerscheibe 9 weisen jeweils eine mittig angeordnete Ausnehmung auf, durch welche die Rotorwelle 2 jeweils hindurchragt.
Vorzugsweise ist auf der axial von der Ankerscheibe 9 abgewandten Seite des Magnetkörpers 10 ein Lüfterrad mit der Rotorwelle 2 drehfest verbunden. Außerdem ist ein am Magnetkörper 10 drehbar gelagertes Plattenteil 13 vorgesehen, dessen Drehstellung mit einem Lüfthebel 12 einstellbar ist, der mit dem Plattenteil 13 fest verbunden ist. Mittels Zugstangen, die vom Plattenteil 13 in axialer Richtung mitbewegbar sind und die durch den Magnetkörper 10 und die Ankerscheibe 9 hindurchragen, wird bei der Bewegung der Zugstangen in axialer Richtung die Ankerscheibe 9 mitgezogen in axiale Richtung, da die Zugstangen auf ihrem vom Plattenteil 13 abgewandten Endbereich verbreitert ausgeführt sind und somit die Ankerscheibe 9 axial begrenzen.
Ebenso ist durch eine Verbreiterung des von der Ankerscheibe 9 abgewandten Endbereichs der durch das Plattenteil 13 hindurchragenden Zugstangen ein axiales Begrenzen des Plattenteils 13 ermöglicht. Auf diese Weise ist also ein manuelles Lüften der Bremse auch im stromlosen Betrieb ermöglicht.
Die Ankerscheibe 9 ist axial zwischen dem Belagträger 7 und dem Magnetkörper 10 angeordnet.
Bei Bestromung der Spulenwicklung 11 wird die Ankerscheibe 9 zum Magnetkörper 10 hingezogen, während sie die von den Federelementen erzeugte Federkraft überwindet. Auf diese Weise wird der Belagträger 7 von der Bremsfläche am Lagerschild 15 beziehungsweise vom Reibblech freigestellt und kann sich in axialer Richtung verschieben, sodass die Bremse sich freiläuft.
Um bei Bestromung der Spulenwicklung 11 das Freistellen des Belagträgers 7 zu unterstützen und dabei den Belagträger möglichst in der axialen Mitte zwischen der Ankerscheibe 9 und der am Reibblech oder an dem Lagerschild 15 angeordneten Bremsfläche zu zentrieren, ist am Lagerschild 15, insbesondere an der dem Belagträger axial zugewandten Seite des Lagerschildes 15, ein erster Ringmagnet 5 angeordnet und an der dem Belagträger 7 zugewandten Seite der Ankerscheibe 9 ein zweiter Ringmagnet 8 angeordnet.
Die Ringachse des ersten Ringmagnets 5 ist koaxial zur Drehachse der Rotorwelle 2 ausgerichtet. Der erste Ringmagnet 5 ist in axialer Richtung magnetisiert, insbesondere sodass der erste Ringmagnet 5 auf seiner dem Belagträger 7 zugewandten Seite einen Südpol aufweist. Die Ringachse des zweiten Ringmagnets 8 ist koaxial zur Drehachse der Rotorwelle 2 ausgerichtet. Der zweite Ringmagnet 8 ist in axialer Richtung magnetisiert, insbesondere sodass der zweite Ringmagnet 8 auf seiner dem Belagträger 7 zugewandten Seite einen Nordpol aufweist.
Die beiden Ringmagnete (5, 8) weisen insbesondere denselben Ringdurchmesser auf; vorzugsweise sind sie also gleich groß.
Im Belagträger 7 sind Stabmagnete 6 aufgenommen, welche in axialer Richtung derart magnetisiert sind, dass sie jeweils auf ihrer dem Lagerschild 15 zugewandten Seite einen Südpol aufweisen und auf ihrer der Ankerscheibe 9 zugewandten Seite einen Nordpol aufweisen.
Dabei sind die Stabmagnete 6 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet.
Die Stabmagnete 6 sind alle auf demselben Radialabstand zur Drehachse der Rotorwelle 2 angeordnet.
Der von den Stabmagneten 6 überdeckte Radialabstandsbereich überlappt mit dem von dem ersten Ringmagnet 5 überdeckten Radialabstandsbereich und mit dem von dem zweiten Ringmagnet 8 überdeckten Radialabstandsbereich.
Die Stabmagneten 6 sind axial beabstandet sowohl vom ersten Ringmagnet 5 und auch vom zweiten Ringmagnet 8. Vorzugsweise ist dabei der Abstand zum jeweiligen Ringmagnet (5, 8) gleich groß.
Die Stabmagnete 6 sind im Belagträger 7 verschiebefest angeordnet. Vorzugsweise sind die Stabmagnete 6 mit dem Belagträger 7 stoffschlüssig verbunden, insbesondere klebeverbunden. Alternativ oder zusätzlich ist aber auch eine formschlüssige Verbindung vorteilhaft, wobei hierzu am Belagträger Laschen ausgebildet, insbesondere ausgestanzt, sind, welche den Stabmagnet zumindest teilweise umgreifen und zumindest axial sichern. Vorzugsweise sind die Stabmagnete 6 radial innerhalb der Bremsbeläge angeordnet. Somit sind die Bremsbeläge möglichst weit radial außen am Belagträger 7 angebracht.
Die bei Bestromung der Spulenwicklung 11 auf die Ankerscheibe 9 anziehend wirkenden Magnetkraft ist vorzugsweise mindestens zehnmal größer als die von dem ersten Ringmagnet 5 auf die Stabmagnete 6 abstoßend wirkende Magnetkraft.
Die Spulenwicklung 11 ist vorzugsweise in einem Spulenkörper aufgenommen, welcher vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt ist, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, wobei der Spulenkörper mitsamt der Spulenwicklung 11 in der topfförmigen oder ringförmigen Ausnehmung des Magnetkörpers 10 aufgenommen ist.
Der zweite Ringmagnet 8 ist in einer ringförmigen Vertiefung des Lagerschildes 15 aufgenommen. Falls kein Reibblech vorgesehen ist, ist radial außerhalb des zweiten Ringmagnets 8 eine fein bearbeitete Ringfläche am Lagerschild ausgebildet, welche an der dem Belagträger 7 zugewandten Seite des Lagerschilds 15 als Bremsfläche dient. Falls alternativ ein Reibblech vorhanden ist, ist dieses vorzugsweise als Lochscheibe aus einem Blech ausgestanzt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Mitnehmers 4 die Rotorwelle 2 mit einer Außenverzahnung versehen und der Belagträger 7 mit seiner Innenverzahnung auf die Rotorwelle aufgesteckt. Somit ist der Mitnehmer 4 samt Passfeder 3 einsparbar.
Bezugszeichenliste
I Lager 2 Rotorwelle
3 Passfeder
4 Mitnehmer
5 erster Ringmagnet
6 Stabmagnet 7 Belagträger
8 zweiter Ringmagnet
9 Ankerscheibe
10 Magnetkörper
I I Spulenwicklung 12 Lüfthebel
13 Plattenteil
14 Lüfter
15 Lagerschild.

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromagnetisch betätigbare Bremse, insbesondere für einen Elektromotor, wobei ein Belagträger der Bremse drehtest mit einer Welle verbunden ist, und der Belagträger relativ zur Welle in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse der Welle, bewegbar angeordnet ist, wobei eine Ankerscheibe der Bremse mit einem Magnetkörper der Bremse drehtest verbunden ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Belagträger magnetische, insbesondere in axialer Richtung magnetisierte, Stabmagnete aufgenommen sind, wobei an einem Lagerschild des Elektromotors ein erster Ringmagnet angeordnet ist, wobei an der Ankerscheibe ein zweiter Ringmagnet angeordnet ist.
2. Bremse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ringmagnet in einer ringförmigen Vertiefung der Ankerscheibe aufgenommen ist und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere klebeverbunden, mit der Ankerscheibe ist.
3. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringachse des ersten Ringmagnets koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, und/oder dass die Ringachse des zweiten Ringmagnets koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist.
4. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabmagnete in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, insbesondere voneinander gleichmäßig, beabstandet sind, und/oder dass die Stabmagnete jeweils den selben Radialabstand zur Drehachse der Welle aufweisen und/oder jeweils an derselben axialen Stelle angeordnet sind, und/oder dass die von den Stabmagneten jeweils überdeckten Radialabstandsbereiche jeweils identisch zueinander sind und/oder die von den Stabmagneten jeweils in axialer Richtung überdeckten Bereiche jeweils identisch zueinander sind.
5. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringmagnet in axialer Richtung magnetisiert ist, wobei der zweite Ringmagnet in axialer Richtung magnetisiert ist, wobei die Stabmagnete jeweils entgegengesetzt zur axialen Richtung magnetisiert sind, oder dass der erste Ringmagnet entgegengesetzt zur axialen Richtung magnetisiert ist, wobei der zweite Ringmagnet entgegengesetzt zur axialen Richtung magnetisiert ist, wobei die Stabmagnete jeweils in axialer Richtung magnetisiert sind.
6. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabmagnete jeweils in einer jeweiligen durch den Belagträger in axialer Richtung durchgehenden Ausnehmung angeordnet sind und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere klebeverbunden, mit dem Belagträger sind.
7. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Belagträger ausgestanzte und/oder ausgebildete Laschenbereiche die Stabmagnete zumindest teilweise umgreifen und somit axial begrenzen.
8. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belagträger axial beidseitig Bremsbeläge aufweist, wobei die Bremsbeläge radial außerhalb der Stabmagnete, des ersten Ringmagnets und/oder des zweiten Ringmagnets angeordnet sind.
9. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringmagnet in, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Welle, Umfangsrichtung ununterbrochen ausgeführt ist und/oder dass der zweite Ringmagnet in, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Welle, Umfangsrichtung ununterbrochen ausgeführt ist.
10. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Magnetkörper, insbesondere in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers, eine Spulenwicklung angeordnet ist, insbesondere deren Wicklungsachse koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, wobei am Lagerschild auf der dem Belagträger zugewandten Seite des Belagträgers eine erste Bremsfläche ausgebildet ist oder eine Reibscheibe mit dem Lagerschild verbunden ist, welche auf ihrer dem Belagträger zugewandten Seite des Belagträgers eine erste Bremsfläche bereitstellt, insbesondere wobei die Ankerscheibe auf ihrer dem Belagträger zugewandten Seite ein zweite Bremsfläche bereitstellt.
11. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle durch eine Ausnehmung des Magnetkörpers hindurchragt und auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Magnetkörpers drehtest mit einem Lüfter verbunden ist, und/oder dass die Bremse ein Plattenteil aufweist, welches am Magnetkörper drehbar aufgelagert ist
12. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Stabmagneten überdeckte Radialabstandsbereich überlappt mit dem von dem ersten Ringmagnet überdeckten Radialabstandsbereich oder identisch zu diesem ist, und/oder dass der von den Stabmagneten überdeckte Radialabstandsbereich überlappt mit dem von dem zweiten Ringmagnet überdeckten Radialabstandsbereich oder identisch zu diesem ist, insbesondere wobei die Stabmagnete in axialer Richtung zwischen dem ersten Ringmagnet und dem zweiten Ringmagnet angeordnet sind.
13. Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belagträger eine Innenverzahnung aufweist, welche auf die Außenverzahnung eines ringförmigen Mitnehmers aufgesteckt ist, wobei der Mitnehmer drehfest mit der Welle verbunden ist, insbesondere mittels einer Passfederverbindung.
14. Elektromotor mit einer elektromagnetisch betätigbarer Bremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Rotorwelle des Elektromotors ist.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagerschild ein Loslager aufgenommen, dessen Innenring auf die Welle aufgesteckt und dessen Außenring in dem Lagerschild aufgenommen ist, wobei das Lagerschild mit einem Statorgehäuse des Elektromotors verbunden ist, wobei ein Lagerflansch auf der vom Lagerschild abgewandte Seite des Statorgehäuses mit dem Statorgehäuse verbunden ist und ein Festlager aufnimmt, das zusammen mit dem Loslager die Welle drehbar lagert.
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