EP4680873A1 - Bremsanordnung, insbesondere für einen elektromotor, zum abbremsen einer welle - Google Patents

Bremsanordnung, insbesondere für einen elektromotor, zum abbremsen einer welle

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Publication number
EP4680873A1
EP4680873A1 EP24705672.4A EP24705672A EP4680873A1 EP 4680873 A1 EP4680873 A1 EP 4680873A1 EP 24705672 A EP24705672 A EP 24705672A EP 4680873 A1 EP4680873 A1 EP 4680873A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic body
disk
armature disk
permanent magnet
brake arrangement
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
EP24705672.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Simon
Christian Enderle
Dennis Rädle
Lukas 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 EP4680873A1 publication Critical patent/EP4680873A1/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
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/24—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with a plurality of axially-movable discs, lamellae, or pads, pressed from one side towards an axially-located member
    • F16D55/26—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with a plurality of axially-movable discs, lamellae, or pads, pressed from one side towards an axially-located member without self-tightening action
    • F16D55/28—Brakes with only one rotating disc
    • F16D55/30—Brakes with only one rotating disc mechanically actuated
    • 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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    • F16D59/00—Self-acting brakes, e.g. coming into operation at a predetermined speed
    • F16D59/02—Self-acting brakes, e.g. coming into operation at a predetermined speed spring-loaded and adapted to be released by mechanical, fluid, or electromagnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets
    • F16D2121/22—Electric or magnetic using electromagnets for releasing a normally applied brake

Definitions

  • Brake arrangement in particular for an electric motor, for braking a shaft
  • the invention relates to a brake arrangement, in particular for an electric motor, for braking a shaft.
  • the invention is therefore based on the object of developing a braking arrangement, whereby an energy-saving operation is to be achieved.
  • the object is achieved in the brake arrangement according to the features specified in claim 1.
  • the brake arrangement has a magnetic body, in particular made of ferromagnetic material, an armature disk, in particular made of ferromagnetic material, and an electrically energizable coil winding, wherein the coil winding is accommodated in the magnetic body, in particular in an annular recess of the magnetic body, wherein the armature disk is rotationally connected to the magnetic body and is arranged to be movable in the axial direction, in particular wherein the axial direction is aligned parallel to the axis of rotation of the shaft, in particular wherein the coil winding is designed as a ring winding whose ring axis is aligned coaxially to the axis of rotation of the shaft, wherein a permanent magnet is arranged in a recess in the magnetic body, wherein bolts spaced apart from one another in the circumferential direction protrude through respective recesses in the magnetic body in the axial direction
  • the advantage here is that the electrical power required for ventilation can be reduced.
  • the armature disk By feeding the magnetic field generated by the permanent magnet back via the armature disk, the armature disk is held in the ventilation position not only by the coil winding, but also by the permanent magnet. This means that a lower holding current is required in the coil winding and thus less electrical power is required.
  • the spring force generated by the spring elements exceeds the holding force generated by the permanent magnet.
  • the armature disk is then moved away from the magnet body, in particular into the applied position, i.e. the position of the armature disk which is assumed when the brake is applied.
  • the magnetic field generated by the permanent magnet is fed back into the magnetic body via the return disc. This means that essentially no force is exerted on the armature disc by the permanent magnet.
  • the undiminished spring force generated by the spring elements acts on the armature disc and presses it onto the brake pad carrier, which is then pressed by the armature disc onto the braking surface, in particular onto the braking surface formed on the braking part.
  • the permanent magnet is magnetized radially, in particular the magnetization direction of the permanent magnet is aligned radially.
  • the advantage here is that the magnetic field generated by the first pole of the permanent magnet runs through a first part of the magnet body and from there over the return disc, i.e. armature disc or return disc, from where the magnetic field enters a second part of the magnet body and then reaches the other pole of the permanent magnet.
  • the first part can be arranged radially outside the second part - at least in the axial area covered by the second part - because the magnetization direction is aligned radially.
  • the recess is formed continuously through the magnetic body in the axial direction.
  • the advantage here is that the recess separates the first part from the second part.
  • the magnetic body can thus be made in two parts if the recess is also formed completely continuously in the circumferential direction, in particular if it runs continuously. If the recess is interrupted in the circumferential direction, the magnetic body can be made in one part and thus the first part is only designed as the first partial area of the magnetic body and the second part as the second partial area of the magnetic body.
  • the recess is formed continuously in the circumferential direction through the magnetic body, in particular so that the magnetic body consists of at least two parts, wherein the first part of the magnetic body is arranged radially outside the permanent magnet and accommodates the coil winding and the second part of the magnetic body functions as a guide ring, in particular wherein the bolts are guided in the guide ring in particular by means of a clearance fit, in particular, the guide ring is placed on a bearing receiving part in which a bearing, in particular a roller bearing, is accommodated for the rotatable mounting of the shaft.
  • the advantage here is that the two-part design of the magnet body enables cost-effective, simple production and the magnetic field of the permanent magnet can be used efficiently.
  • the radial distance area covered by the armature disk relative to the axis of rotation of the shaft includes the radial distance area covered by the recess.
  • the radial distance area covered by the return disk relative to the axis of rotation of the shaft comprises the radial distance area covered by the recess.
  • the permanent magnet is designed as a ring magnet, the ring axis of which is aligned coaxially with the axis of rotation of the shaft.
  • the magnetic body in particular the guide ring of the magnetic body, is placed on a surface area of a bearing receiving part designed as a cylindrical surface, which receives a bearing, in particular a roller bearing, for the rotatable mounting of the shaft.
  • a bearing in particular a roller bearing
  • the return disk in a first axial position, in particular displacement position, of the armature disk, the return disk is spaced from the magnetic body and the armature disk rests on the magnetic body and in a second axial position, in particular displacement position, of the armature disk, the armature disk is spaced from the magnetic body and the return disk rests on the magnetic body, in particular on the first and second part of the magnetic body.
  • a sealing plate in particular made of metal, is connected to the magnetic body and to the bearing receiving part. It is advantageous that the bearing receiving part is connected to the magnetic body by means of the sealing plate.
  • an annular driver having external teeth is connected to the shaft in a rotationally fixed manner, in particular by means of a key connection, wherein a lining carrier having internal teeth, in particular a lining carrier having brake pads axially on both sides, is pushed onto the driver, wherein the lining carrier is connected to the driver in a rotationally fixed manner, wherein the internal teeth engage with the external teeth, wherein the lining carrier is displaceable in the axial direction relative to the driver, wherein the armature disk is arranged in the axial direction between the lining carrier and the magnet body, wherein spring elements supported on the magnet body and spaced apart from one another in the circumferential direction press on the armature disk.
  • the advantage here is that in the event of a power failure, the brake applies automatically and the electrical power required when the coil winding is energized is reduced.
  • the armature disk when the coil winding is energized, the armature disk is or will be drawn towards the magnetic body against the spring force generated by the spring elements, whereby the magnetic field generated by the permanent magnet is returned via the armature disk and the return disk is or will be spaced apart from the magnetic body.
  • the advantage here is that when the coil winding is energized, the return via the armature disk creates an additional magnetic holding force, so that the coil winding can be subjected to a lower current than without the permanent magnet. This saves power loss.
  • the armature disk when the coil winding is de-energized, the armature disk is pressed by the spring elements away from the magnet body towards the lining carrier and this onto a braking part having a braking surface, whereby the magnetic field generated by the permanent magnet is returned via the return disk and the armature disk is or will be spaced from the magnet body.
  • Return disc ensures that the spring force of the spring elements is transferred undisturbed into the armature disc.
  • the wall thickness of the armature disk is thinned radially between the coil winding and the permanent magnet.
  • the advantage here is that the thinned area can be brought into saturation so that the magnetic resistance between the radially outer and the radially inner areas of the armature disk is increased.
  • the armature disk has a region with a narrowed wall thickness in a radial distance region, which is arranged radially outside the radial distance region covered by the permanent magnet, in particular radially between the radial distance region covered by the coil winding and the radial distance region covered by the permanent magnet, in particular wherein the narrowed region runs continuously in the circumferential direction, in particular wherein the narrowed region is designed as an annular groove running in the circumferential direction.
  • the shaft is a rotor shaft of the electric motor, in particular wherein the magnetic body is connected in a rotationally fixed manner to the stator housing of the electric motor and/or wherein the braking part is connected in a rotationally fixed manner to the magnetic body.
  • the advantage here is that the brake arrangement can be used in a brake motor. Overall, the brake motor can be operated with less power.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a brake arrangement according to the invention.
  • Figure 2 shows a further brake arrangement according to the invention schematically.
  • Figure 3 shows a third brake arrangement according to the invention in an oblique view.
  • the brake arrangement has a magnetic body 9 which is made of a ferromagnetic material, in particular a GGG cast or other cast steel.
  • the magnetic body 9 has an annular recess in which a coil winding 8 is accommodated.
  • the ring axis of the annular recess is aligned coaxially to the rotation axis 1 of a rotor shaft 32, not shown in Figure 1.
  • An armature disk 2 which is movable in the axial direction relative to the magnetic body 9 is connected in a rotationally fixed manner to the magnetic body 9 and is arranged axially next to the magnetic body 9.
  • the axial direction is aligned parallel to the rotation axis 1 of the rotor shaft.
  • the radial direction is related to the rotation axis 1 and so is the circumferential direction.
  • a bolt 3 connected to the armature disk 2 projects through an axially continuous recess of the magnetic body 9 and is connected on its side facing away from the armature disk 2 to a particularly annular return disk 4, in particular the ring axis of which is aligned coaxially to the axis of rotation of the rotor shaft.
  • the bolt 3 preferably projects through the recess with a clearance fit and is thus guided in the magnet body 9.
  • the return disk 4 is made of a ferromagnetic material, in particular for example of a steel.
  • the armature disk 2 is made of a ferromagnetic material, in particular for example of a steel.
  • the bolts 3 are made of a ferromagnetic or diamagnetic material.
  • the return plate 4 Due to the rigid coupling of the return plate 4 to the armature plate 2 by means of the bolts 3, the return plate 4 is moved along with the armature plate 2 when the armature plate 2 is moved back and forth in the axial direction.
  • the further recess is axially continuous, so that the magnetic body 9 is designed in two parts.
  • the magnetic circuit 5 thus receives an air gap and thus an increased magnetic resistance.
  • the two-part or multi-part design of the magnetic body 9 in particular results in a magnetic separation of the third magnetic circuit 7 from the other two magnetic circuits (5, 6). This enables a compact construction, with at least a radial air gap being provided between the two parts of the magnetic body 9.
  • a one-piece design of the magnetic body 9 is also possible, in particular so that all three magnetic circuits (5, 6, 7) pass through the magnetic body 9 at least in sections.
  • a permanent magnet 10 designed as a large magnetic ring
  • an arrangement of several individual magnets, in particular bar magnets or round magnets, spaced apart from one another in the circumferential direction is used, which are then only arranged in corresponding recesses in the magnetic body 9 and do not have to be spaced apart from one another in the circumferential direction only by air.
  • the magnetic body 9 is accommodated in a housing or connected to a housing.
  • the housing is formed from housing parts (20, 21).
  • a guide for the return disk 4 during its axial movement, in particular back and forth movement, can be provided on a housing part 20.
  • a rotor shaft 32 is rotatably mounted via a bearing 31 which is accommodated in the bearing receiving part 30.
  • the bearing can also be accommodated and/or arranged in a bearing flange connected to the magnetic body 9.
  • An annular driver 36 is placed on the rotor shaft 32.
  • the driver 36 is preferably connected to the rotor shaft 32 in a rotationally fixed manner by means of a key connection.
  • a disk-like lining carrier 35 has an internal toothing and is placed on the driver 36, whereby the internal toothing is connected to an external toothing of the driver 36 in the In this way, the lining carrier 35 is displaceable in the axial direction relative to the driver 36, but is connected in a rotationally fixed manner to the driver 36 and thus also to the rotor shaft 32.
  • the pad carrier 34 has a brake pad 34 on each axial side.
  • the respective brake pad 34 is arranged radially outside the internal toothing of the pad carrier 35.
  • the spring elements 33 press the armature disk 2 onto the brake pad 34 of the pad carrier 35, which is thus pressed with its other brake pad 34 in the axial direction onto a braking surface of a braking part 37.
  • the braking part 37 is firmly connected to the magnetic body 9 directly or indirectly.
  • the brake pads 34 are fastened and/or connected to a disc-like base body of the pad carrier 35, which is composed of sheet metal and is connected in particular by means of rivets.
  • the spring elements 33 are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular evenly spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • the permanent magnet 10 is designed to be continuous in particular in the circumferential direction, in particular as a magnetic ring whose ring axis is aligned coaxially with the axis of rotation of the rotor shaft, or as individual magnets, in particular bar magnets and/or round magnets, which are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular evenly spaced apart from one another.
  • the coil winding 8 is arranged radially outside the permanent magnet 10.
  • the area covered by the coil winding 8 in the axial direction overlaps the area covered by the permanent magnet 10 in the axial direction.
  • the permanent magnet 10 is placed on a guide ring 39 and preferably adhesively connected to the guide ring 39, which is placed on a bearing receiving part 30 which receives the bearing 31 of the rotor shaft 32.
  • the bearing receiving part 30 is preferably made of a non-magnetic material, in particular aluminum, and is attached to a sealing plate 38 which rests on a particularly axial end face of the magnetic body 9. The sealing plate 38 therefore covers the brake arrangement at its axial end.
  • the sealing plate 38 is preferably made of a ferromagnetic material.
  • the bearing receiving part 30 is arranged radially inside the magnet body 9.
  • the radial distance area covered by the sealing plate 38 overlaps with the radial distance area covered by the magnet body 9 and with the radial distance area covered by the bearing receiving part 30.
  • the sheets of the base body of the lining carrier 35 are connected to each other by means of rivets.
  • the spring elements 33 are supported on the magnet body 9, spaced apart from one another in the circumferential direction and press on the armature disk 2, so that when the coil winding 8 is de-energized, the armature disk 2 is pressed away from the magnet body 9.
  • the armature disk is connected to the magnet body 9 in a rotationally fixed manner and is arranged to be movable in the axial direction, in particular guided by the bolts 3 or, in particular, by further bolts which are connected to the magnet body 9 and protrude through respective axial through-holes through the armature disk 2.
  • the lining carrier 35 When the coil winding 8 is de-energized, the lining carrier 35 is pressed onto the braking surface part 37 by the armature disk 2, which is subjected to spring force by the spring elements 33. The lining carrier 35 is then force-fitted between the armature disk 2 and the braking surface part 37. The frictional heat generated is dissipated to the surrounding area via the braking surface part 37 on the one hand and dissipated via the armature disk 2 on the other.
  • the magnetic field generated by the radially magnetized permanent magnet 10 and emerging from the magnetic body 9 on the side of the magnetic body 9 axially facing away from the armature disk 2 is guided back into the magnetic body 9 via the return disk 4, wherein the air gap accommodating the permanent magnet 10 is radially bridged by the return disk 4.
  • the armature disk 2 is drawn towards the magnetic body 9 and thus the return disk 4 is pushed away from the magnetic body 9.
  • the return of the magnetic field generated by the permanent magnet 10 is thus effected via the armature disk 2, which, however, also forms the return for the magnetic field generated by the coil winding 8.
  • the armature disk 2 has a narrowed wall thickness in a radial distance region which is arranged radially outside the radial distance region covered by the permanent magnet 10, in particular radially between the radial distance region covered by the coil winding 8 and the radial distance region covered by the permanent magnet 10. In this way, the narrowed region is saturated when the armature disk 2 forms the return path for the two magnetic fields and thus a high magnetic resistance separates the two magnetic circuits 5 and 6.
  • the narrowed area runs continuously in the circumferential direction.
  • the narrowed area can be designed as an annular groove running in the circumferential direction.
  • the return disk 4 is shaped like a perforated disk, and additionally has a hollow cylindrical extension on its radially inner edge area that protrudes in the axial direction and projects radially between the guide ring 39 and the bearing receiving part 30 and is thus guided there.
  • the guide ring 39 is pushed onto the bearing receiving part and rests on a step of the bearing receiving part 30.
  • the bolts 3 project axially through the guide part 39 and are connected on the one hand to the return disk 4 and on the other hand to the armature disk 2.
  • the bolts 3 are guided in the guide ring 39 by means of a clearance fit.
  • the brake part 37 is connected by means of screws to a housing part 20, which
  • the pad carrier 34 together with its brake pads is made of a single material, in particular as a monoblock, or of a metallic base ring, the internal toothing of which is attached to the external toothing of the driver 36 and which is radially surrounded by the material of the brake pad, which is materially connected to the base ring and is thus designed as a composite part with the base ring.

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Abstract

Bremsanordnung zum Abbremsen einer Welle, wobei die Bremsanordnung • - einen Magnetkörper (9), • - eine Ankerscheibe (2) und • - eine elektrisch bestrombare Spulenwicklung (8) aufweist, wobei die Spulenwicklung i(8) m Magnetkörper (9) aufgenommen ist, wobei die Ankerscheibe (2) mit dem Magnetkörper (9) drehfest verbunden und in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, wobei in einer Ausnehmung des Magnetkörpers (9) ein Dauermagnet (10) angeordnet ist, wobei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Bolzen (3) durch jeweilige Ausnehmungen des Magnetkörpers (9) in axialer Richtung hindurchragen, wobei die Bolzen (3) einerseits mit der Ankerscheibe (2) und andererseits mit einer Rückschlussscheibe (4) verbunden sind.

Description

Bremsanordnung, insbesondere für einen Elektromotor, zum Abbremsen einer Welle
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung, insbesondere für einen Elektromotor, zum Abbremsen einer Welle.
Es ist allgemein bekannt, dass eine Bremsanordnung eine drehbar gelagerte Welle abbremst.
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.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanordnung weiterzubilden, wobei ein energiesparender Betrieb erreicht werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremsanordnung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Bremsanordnung, insbesondere für einen Elektromotor, zum Abbremsen einer Welle, sind, dass die Bremsanordnung einen Magnetkörper, insbesondere aus ferromagnetischem Material, eine Ankerscheibe, insbesondere aus ferromagnetischem Material, und eine elektrisch bestrombare Spulenwicklung aufweist, wobei die Spulenwicklung im Magnetkörper aufgenommen ist, insbesondere in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei die Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehtest verbunden und in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, insbesondere wobei die Spulenwicklung als Ringwicklung ausgeführt ist, deren Ringachse koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, wobei in einer Ausnehmung des Magnetkörpers ein Dauermagnet angeordnet ist, wobei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Bolzen durch jeweilige Ausnehmungen des Magnetkörpers in axialer Richtung hindurchragen, wobei die Bolzen einerseits mit der Ankerscheibe und andererseits mit einer Rückschlussscheibe verbunden sind, insbesondere wobei die Bolzen an ihrem von der Ankerscheibe axial abgewandten Endbereich mit der Rückschlussscheibe verbunden sind und an ihrem von der Rückschlussscheibe abgewandten Endbereich mit der Ankerscheibe verbunden sind, insbesondere wobei die Rückschlussscheibe aus ferromagnetischem Material ausgeführt ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die zum Lüften notwendige elektrische Leistung verringerbar ist. Indem das vom Dauermagnet erzeugte Magnetfeld über die Ankerscheibe rückgeführt wird, wird die Ankerscheibe nicht nur von der Spulenwicklung, sondern auch vom Dauermagneten in Lüftposition gehalten. Somit ist ein geringerer Haltestrom in der Spulenwicklung notwendig und somit weniger elektrische Leistung notwendig.
Wenn jedoch die Spulenwicklung nicht bestromt wird, übersteigt die von den Federelementen erzeugte Federkraft den vom Dauermagneten erzeugten Haltekraftanteil. Somit wird dann die Ankerscheibe vom Magnetkörper wegbewegt, insbesondere in die Einfallposition, also diejenige Position der Ankerscheibe, welche beim Einfallen der Bremse eingenommen wird. Bei eingefallener Bremse wird das vom Dauermagneten erzeugte Magnetfeld über die Rückschlussscheibe rückgeführt in den Magnetkörper. Somit wirkt im Wesentlichen kein Kraftanteil auf die Ankerscheibe, welcher vom Dauermagneten her bewirkt wird. Bei eingefallener Bremse wirkt also die unverminderte von den Federelementen erzeugte Federkraft auf die Ankerscheibe und drückt diese auf den Bremsbelagträger, der somit von der Ankerscheibe auf die Bremsfläche gedrückt wird, insbesondere also auf die am Bremsteil ausgebildete Bremsfläche.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dauermagnet radial magnetisiert, insbesondere wobei also die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten radial ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das vom ersten Pol des Dauermagneten erzeugte Magnetfeld durch ein erstes Teil des Magnetkörpers verläuft und von dort über die rückschließende Scheibe, also Ankerscheibe oder Rücksschlussscheibe, von wo aus das Magnetfeld in ein zweites Teil des Magnetkörpers eintritt und dann zum anderen Pol des Dauermagneten gelangt. Das erste Teil ist dabei - zumindest in dem vom zweiten Teil überdeckten axialen Bereich - radial außerhalb des zweiten Teils anordenbar, weil die Magnetisierungsrichtung radial ausgerichtet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung in axialer Richtung durch den Magnetkörper durchgehend ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Ausnehmung das erste vom zweiten Teil trennt. Somit ist der Magnetkörper zweiteilig ausführbar, wenn die Ausnehmung auch in Umfangsrichtung vollständig durchgehend ausgebildet ist, insbesondere also ununterbrochen umläuft. Wenn die Ausnehmung in Umfangsrichtung unterbrochen ausgeführt ist, ist der Magnetkörper einteilig ausführbar und somit das erste Teil nur als erster Teilbereich des Magnetkörpers ausgeführt und das zweite Teil als zweiter Teilbereich des Magnetkörpers.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung in Umfangsrichtung durch den Magnetkörper durchgehend ausgebildet, insbesondere sodass der Magnetkörper aus zumindest zwei Teilen besteht, wobei das erste Teil des Magnetkörpers radial außerhalb des Dauermagneten angeordnet ist und die Spulenwicklung aufnimmt und das zweite Teil des Magnetkörpers als Führungsring fungiert, insbesondere wobei die Bolzen im Führungsring insbesondere mittels Spielpassung geführt sind, insbesondere wobei der Führungsring auf ein Lageraufnahmeteil aufgesteckt ist, in welchem ein Lager, insbesondere Wälzlager, zur drehbaren Lagerung der Welle aufgenommen ist. Von Vorteil ist dabei, dass durch die zweiteilige Ausführung des Magnetkörpers eine kostengünstige einfache Herstellung ermöglicht ist und das Magnetfeld des Dauermagneten effizient ausnutzbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der bezogen auf die Drehachse der Welle von der Ankerscheibe überdeckte Radialabstandsbereich den von der Ausnehmung überdeckten Radialabstandsbereich. Von Vorteil ist dabei, dass die Ankerscheibe das vom ersten Teil oder Teilbereich des Magnetkörpers austretende Magnetfeld weiterleitet zum zweiten Teil oder Teilbereich des Magnetkörpers.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der bezogen auf die Drehachse der Welle von der Rückschlussscheibe überdeckte Radialabstandsbereich den von der Ausnehmung überdeckten Radialabstandsbereich. Von Vorteil ist dabei, dass die Rückschlussscheibe das vom ersten Teil oder Teilbereich des Magnetkörpers austretende Magnetfeld weiterleitet zum zweiten Teil oder Teilbereich des Magnetkörpers.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dauermagnet als Ringmagnet ausgebildet, dessen Ringachse koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist, indem der Dauermagnet nur in die Ausnehmung eingeschoben wird. Außerdem ist der Dauermagnet nur einstückig ausgeführt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetkörper, insbesondere der Führungsring des Magnetkörpers, auf einen als Zylindermantelfläche ausgeführten Oberflächenbereich eines Lageraufnahmeteils aufgesteckt, welches ein Lager, insbesondere Wälzlager, zur drehbaren Lagerung der Welle aufnimmt. Von Vorteil ist dabei, dass der Magnetkörper und somit die in ihm aufgenommene Spulenwicklung sowie die Bolzen führenden Ausnehmungen des Magnetkörpers zentriert und ausgerichtet sind zur Welle. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in einer ersten axialen Position, insbesondere Verschiebeposition, der Ankerscheibe die Rückschlussscheibe vom Magnetkörper beabstandet und die Ankerscheibe liegt am Magnetkörper an und in einer zweiten axialen Position, insbesondere Verschiebeposition, der Ankerscheibe ist die Ankerscheibe vom Magnetkörper beabstandet und die Rückschlussscheibe liegt am Magnetkörper, insbesondere am ersten und zweiten Teil des Magnetkörpers, an. Von Vorteil ist dabei, dass das vom Dauermagnet erzeugte und in den Magnetkörper eingeleitete sowie ausgeleitete Magnetfeld abhängig von der Position der Ankerscheibe entweder durch eine Rückschlussscheibe oder alternativ durch die Ankerscheibe rückgeschlossen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine insbesondere metallisch ausgeführte Dichtplatte mit dem Magnetkörper verbunden und mit dem Lageraufnahmeteil. Von Vorteil ist dabei, dass das Lageraufnahmeteil mit dem Magnetkörper mittels der Dichtplatte angebunden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein ringförmiger, eine Außenverzahnung aufweisender Mitnehmer drehfest, insbesondere mittels Passfederverbindung, mit der Welle verbunden, wobei ein eine Innenverzahnung aufweisender Belagträger, insbesondere axial beidseitig Bremsbeläge aufweisender Belagträger, auf den Mitnehmer aufgeschoben ist, wobei der Belagträger mit dem Mitnehmer drehfest verbunden ist, wobei die Innenverzahnung mit der Außenverzahnung im Eingriff ist, wobei der Belagträger relativ zum Mitnehmer in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung zwischen dem Belagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Federelemente auf die Ankerscheibe drücken. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse selbsttätig einfällt und die benötigte elektrische Leistung bei Bestromung der Spulenwicklung verringert ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist oder wird bei bestromter Spulenwicklung die Ankerscheibe entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hingezogen, wobei der Rückschluss des vom Dauermagneten erzeugten Magnetfelds über die Ankerscheibe bewirkt wird und die Rückschlussscheibe vom Magnetkörper beabstandet ist oder wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei Bestromung der Spulenwicklung der Rückschluss über die Ankerscheibe eine zusätzliche magnetische Haltkraft bewirkt, sodass die Spulenwicklung mit einem geringeren Strom beaufschlagbar ist als ohne den Dauermagnet. Somit ist Verlustleistung einsparbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist oder wird bei unbestromter Spulenwicklung die Ankerscheibe von den Federelementen vom Magnetkörper weg zum Belagträger hin und dieser auf ein eine Bremsfläche aufweisendes Bremsteil gedrückt, wobei der Rückschluss des vom Dauermagneten erzeugten Magnetfelds über die Rückschlussscheibe bewirkt wird und die Ankerscheibe vom Magnetkörper beabstandet ist oder wird. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Rückschlusses des vom Dauermagneten erzeugten Magnetfeldes über die
Rückschlussscheibe die Federkraft der Federelemente ungestört in die Ankerscheibe eingetragen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wandstärke der Ankerscheibe radial zwischen der Spulenwicklung und dem Dauermagneten verdünnt ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die verdünnte Stelle in Sättigung bringbar ist, so dass der magnetische Widerstand zwischen den radial äußeren und den radial inneren Bereichen der Ankerscheibe erhöht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ankerscheibe einen Bereich mit verengter Wandstärke in einem Radialabstandsbereich auf, welcher radial außerhalb des von dem Dauermagneten überdeckten Radialabstandsbereichs angeordnet ist, insbesondere also radial zwischen dem von der Spulenwicklung überdeckten Radialabstandsbereich und dem von dem Dauermagneten überdeckten Radialabstandsbereich, insbesondere wobei der verengte Bereich in Umfangsrichtung ununterbrochen umläuft, insbesondere wobei der verengte Bereich als in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des verengten Bereichs der Magnetkreis des Dauermagneten vom Magnetkreis der Spulenwicklung mittels eines hohen magnetischen Widerstands voneinander getrennt sind, da der verengte Bereich in Sättigung gebracht wird und somit für das übermäßige Magnetfeld als Luftspalt fungiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle eine Rotorwelle des Elektromotors, insbesondere wobei der Magnetkörper mit dem Statorgehäuse des Elektromotors drehfest verbunden ist und/oder wobei das Bremsteil mit dem Magnetkörper drehfest verbunden ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsanordnung in einem Bremsmotor einsetzbar ist. Insgesamt ist der Bremsmotor mit weniger Leistung betreibbar.
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 eine erfindungsgemäße Bremsanordnung schematisch dargestellt.
In der Figur 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Bremsanordnung schematisch dargestellt.
In der Figur 3 ist eine dritte erfindungsgemäße Bremsanordnung in Schrägansicht dargestellt.
Wie in Figur 1 dargestellt, weist die Bremsanordnung einen Magnetkörper 9 auf, welcher aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere einem GGG-Guss oder anderem Stahlguss, gefertigt ist.
Der Magnetkörper 9 weist eine ringförmige Vertiefung auf, in welcher eine Spulenwicklung 8 aufgenommen ist. Dabei ist die Ringachse der ringförmigen Vertiefung koaxial zur Drehachse 1 einer in der Figur 1 nicht dargestellten Rotorwelle 32 ausgerichtet.
Eine relativ zum Magnetkörper 9 in axialer Richtung bewegbare Ankerscheibe 2 ist drehfest mit dem Magnetkörper 9 verbunden und axial neben dem Magnetkörper 9 angeordnet.
Dabei ist die axiale Richtung parallel zur Drehachse 1 der Rotorwelle ausgerichtet. Die radiale Richtung ist auf die Drehachse 1 bezogen und ebenso die Umfangsrichtung.
Bei Bestromung der Wicklung wird die Ankerscheibe 2 entgegen der von am Magnetkörper 9 abgestützten Federelementen zum Magnetkörper 9 hingezogen.
Ein mit der Ankerscheibe 2 verbundener Bolzen 3 ragt durch eine axial durchgehende Ausnehmung des Magnetkörpers 9 durch und ist auf seiner von der Ankerscheibe 2 abgewandten Seite mit einer insbesondere ringförmigen Rückschlussscheibe 4 verbunden, insbesondere deren Ringachse koaxial zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist.
Der Bolzen 3 ragt vorzugsweise mit Spielpassung durch die Ausnehmung hindurch und ist somit im Magnetkörper 9 geführt. Die Rückschlussscheibe 4 ist aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, insbesondere beispielsweise aus einem Stahl.
Die Ankerscheibe 2 ist aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, insbesondere beispielsweise aus einem Stahl.
Die Bolzen 3 sind aus einem ferromagnetischen oder diamagnetischem Material gefertigt.
Wegen der mittels der Bolzen 3 starren Kopplung der Rückschlussscheibe 4 an die Ankerscheibe 2 wird die Rückschlussscheibe 4 mit der Ankerscheibe 2 mitbewegt, wenn die Ankerscheibe 2 in axialer Richtung hin- und herbewegt wird.
In einer weiteren Ausnehmung des Magnetkörpers 9 ist ein Dauermagnet 10 angeordnet, welcher vorzugsweise in radialer Richtung magnetisiert ist. Die weitere Ausnehmung ist axial durchgehend ausgeführt, sodass der Magnetkörper 9 zweiteilig ausgeführt ist.
Wenn die Ankerscheibe 2 bei nichtbestromter Spulenwicklung 8 von den Federelementen vom Magnetkörper 9 weggedrückt wird, kommt die Rückschlussscheibe 4 zum Anliegen an den Magnetkörper 9. Dadurch wird der vom Dauermagnet 10 erzeugte Magnetkreis 5 über die Rückschlussscheibe 4 geschlossen.
Bei bestromter Spulenwicklung 8 wird die Ankerscheibe 2 entgegen der von den an dem Magnetkörper 9 abgestützten Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper 9 hingezogen und dabei die für den Dauermagneten 10 zuvor wirksame Rückschlussscheibe 4 vom Magnetkörper 9 entfernt.
Der Magnetkreis 5 erhält somit eine Luftstrecke und dadurch einen erhöhten magnetischen Widerstand.
Statt über die Rückschlussscheibe 4 wird deshalb nun der magnetische Rückschluss des vom Dauermagneten 10 erzeugten Magnetfelds über die Ankerscheibe 2 ausgeführt, wobei der zugehörige zweite Magnetkreis 6 in Figur 1 ebenfalls symbolisch eingezeichnet ist. Der bei Bestromung der Spulenwicklung 8 bewirkte Magnetkreis 7 wird von der am Magnetkörper 9 dann anliegenden Ankerscheibe 2 geschlossen.
Die zweiteilige oder mehrteilige Ausführung des Magnetkörpers 9 bewirkt insbesondere eine magnetische Trennung des dritten Magnetkreises 7 von den beiden anderen Magnetkreisen (5, 6). Somit ist ein kompakter Aufbau ermöglicht, wobei zumindest ein radialer Luftabstand zwischen den beiden Teilen des Magnetkörpers 9 vorzusehen ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auch eine einteilige Ausführung des Magnetkörpers 9 möglich, insbesondere sodass alle drei Magnetkreise (5, 6, 7) zumindest abschnittsweise den Magnetkörper 9 durchlaufen. Hierzu wird statt eines als großer Magnetring ausgeführter Dauermagnet 10 eine Anordnung von mehreren, insbesondere in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Einzelmagneten, insbesondere Stabmagnete oder Rundmagnete, verwendet, welche dann nur in entsprechenden Ausnehmungen des Magnetkörpers 9 angeordnet werden und in Umfangsrichtung voneinander nicht nur durch Luft beabstandet werden müssen.
Wie in Figur 2 dargestellt, ist bei einer weiteren erfindungsgemäßen Bremsanordnung im Unterschied zur Ausführung nach Figur 1 der Magnetkörper 9 in einem Gehäuse aufgenommen oder mit einem Gehäuse verbunden. Dabei ist das Gehäuse aus Gehäuseteilen (20, 21) gebildet. Vorzugsweise ist eine Führung der Rückschlussscheibe 4 bei ihrer axialen Bewegung, insbesondere Hin- und Herbewegung, an einem Gehäuseteil 20 vorsehbar.
Wie in Figur 3 dargestellt, ist bei einer weiteren erfindungsgemäßen Bremsanordnung im Unterschied zur Ausführung nach Figur 1 oder 2 eine Rotorwelle 32 über ein Lager 31, das im Lageraufnahmeteil 30 aufgenommen ist, drehbar gelagert. Alternativ ist aber das Lager auch in einem mit dem Magnetkörper 9 verbundenen Lagerflansch aufnehmbar und/oder anordenbar.
Auf die Rotorwelle 32 ist ein ringförmiger Mitnehmer 36 aufgesteckt. Der Mitnehmer 36 ist vorzugsweise mittels Passfederverbindung mit der Rotorwelle 32 drehfest verbunden.
Ein scheibenartiger Belagträger 35 weist eine Innenverzahnung auf und ist auf den Mitnehmer 36 aufgesteckt, wobei die Innenverzahnung mit einer Außenverzahnung des Mitnehmers 36 im Eingriff ist. Auf diese Weise ist der Belagträger 35 in axialer Richtung relativ zum Mitnehmer 36 verschiebbar, aber drehfest verbunden mit dem Mitnehmer 36 und somit auch mit der Rotorwelle 32.
Der Belagträger 34 weist axial beidseitig jeweils einen Bremsbelag 34 auf. Der jeweilige Bremsbelag 34 ist radial außerhalb der Innenverzahnung des Belagträgers 35 angeordnet.
Bei unbestromter Spulenwicklung 8 drücken die Federelemente 33 die Ankerscheibe 2 auf den Bremsbelag 34 des Belagträgers 35, der somit mit seinem anderen Bremsbelag 34 in axialer Richtung auf eine Bremsfläche eines Bremsteils 37 gedrückt wird.
Das Bremsteil 37 ist mit dem Magnetkörper 9 direkt oder indirekt fest verbunden.
Die Bremsbeläge 34 sind an einem aus Blechen zusammengesetzten, insbesondere mittels Nieten verbundenem scheibenartigen Grundkörper des Belagträgers 35 befestigt und/oder verbunden.
Die Federelemente 33 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet.
Der Dauermagnet 10 ist insbesondere in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildet, insbesondere also als Magnetring, dessen Ringachse koaxial ausgerichtet ist zur Drehachse der Rotorwelle, oder als in Umfangsrichtung voneinander insbesondere gleichmäßig beabstandete Einzelmagnete, insbesondere Stabmagnete und/oder Rundmagnete.
Wie in Figur 3 gezeigt, ist die Spulenwicklung 8 radial außerhalb des Dauermagneten 10 angeordnet. Insbesondere überlappt der von der Spulenwicklung 8 in axialer Richtung überdeckte Bereich mit dem von dem Dauermagneten 10 in axialer Richtung überdeckten Bereich.
Der Dauermagnet 10 ist auf einen Führungsring 39 aufgesteckt und vorzugsweise klebeverbunden mit dem Führungsring 39, der auf ein Lageraufnahmeteil 30 aufgesteckt ist, welches das Lager 31 der Rotorwelle 32 aufnimmt. Das Lageraufnahmeteil 30 ist vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material, insbesondere Aluminium, gefertigt an einer Dichtplatte 38 befestigt, welche an einer insbesondere axialen Stirnseite des Magnetkörpers 9 anliegt. Die Dichtplatte 38 deckt also die Bremsanordnung an ihrem axialen Ende ab. Vorzugsweise ist die Dichtplatte 38 aus einem ferromagnetischen Material gefertigt.
Das Lageraufnahmeteil 30 ist radial innerhalb des Magnetkörpers 9 angeordnet. Der von der Dichtplatte 38 überdeckte Radialabstandsbereich überlappt mit dem von dem Magnetkörper 9 überdeckten Radialabstandsbereich und mit dem von dem Lageraufnahmeteil 30 überdeckten Radialabstandsbereich.
Die Bleche des Grundkörpers des Belagträgers 35 sind mittels Nieten miteinander verbunden.
Die Federelemente 33 sind am Magnetkörper 9 abgestützt, in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und drücken auf die Ankerscheibe 2, sodass bei stromloser Spulenwicklung 8 die Ankerscheibe 2 vom Magnetkörper 9 weggedrückt wird. Die Ankerscheibe ist drehfest mit dem Magnetkörper 9 verbunden und in axialer Richtung bewegbar angeordnet, insbesondere geführt von den Bolzen 3 oder, insbesondere auch, von weiteren Bolzen, die mit dem Magnetkörper 9 verbunden sind und durch jeweilige durch die Ankerscheibe 2 axiale durchgehende Ausnehmungen hindurchragen.
Der Belagträger 35 wird bei stromloser Spulenwicklung 8 von der von den Federelementen 33 mit Federkraft beaufschlagten Ankerscheibe 2 auf das Bremsflächenteil 37 gedrückt. Somit wird dann der Belagträger 35 zwischen Ankerscheibe 2 und Bremsflächenteil 37 kraftschlüssig eingegrenzt. Die dabei entstehende Reibwärme wird einerseits über das Bremsflächenteil 37 an die weitere Umgebung abgeführt und andererseits über die Ankerscheibe 2 abgeleitet.
Über die Rückschlussscheibe 4 wird das vom radial magnetisierten Dauermagneten 10 erzeugte, aus dem Magnetkörper 9 auf der von der Ankerscheibe 2 axial abgewandten Seite des Magnetkörpers 9 austretende Magnetfeld rückgeleitet in den Magnetkörper 9, wobei der den Dauermagneten 10 aufnehmende Luftspalt von der Rückschlussscheibe 4 radial überbrückt wird. Bei bestromter Spulenwicklung 8 jedoch wird die Ankerscheibe 2 zum Magnetkörper 9 hingezogen und somit die Rückschlussscheibe 4 vom Magnetkörper 9 weggedrückt. Somit wird dann der Rückschluss des vom Dauermagneten 10 erzeugten Magnetfeldes über die ankerscheibe 2 bewirkt, die allerdings auch den Rückschluss für das von der Spulenwicklung 8 bewirkte Magnetfeld bildet.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weist die Ankerscheibe 2 eine verengte Wandstärke in einem Radialabstandsbereich auf, welcher radial außerhalb des von dem Dauermagneten 10 überdeckten Radialabstandsbereichs angeordnet ist, insbesondere also radial zwischen dem von der Spulenwicklung 8 überdeckten Radialabstandsbereich und dem von dem Dauermagneten 10 überdeckten Radialabstandsbereich. Auf diese Weise wird der verengte Bereich in Sättigung gebracht, wenn die Ankerscheibe 2 den Rückschluss für die beiden Magnetfelder bildet und somit trennt ein hoher magnetischer Widerstand die beiden Magnetkreise 5 und 6.
Der verengte Bereich läuft in Umfangsrichtung ununterbrochen um. Insbesondere ist der verengte Bereich als in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut ausführbar.
Die Rückschlussscheibe 4 ist einer Lochscheibe entsprechend geformt, wobei sie zusätzlich an ihrem radial inneren Randbereich einen in axialer Richtung hervorragenden hohlzylindrisch ausgebildeten Fortsatz aufweist, welcher radial zwischen den Führungsring 39 und das Lageraufnahmeteil 30 hineinragt und somit dort geführt ist. Der Führungsring 39 ist auf das Lageraufnahmeteil aufgeschoben und liegt an einer Stufe des Lageraufnahmeteils 30 an. Die Bolzen 3 ragen durch das Führungsteil 39 axial hindurch und sind einerseits mit der Rücksschlussscheibe 4 und andererseits mit der Ankerscheibe 2 verbunden.
Die Bolzen 3 sind im Führungsring 39 mittels Spielpassung geführt.
Das Bremsteil 37 ist mittels Schrauben mit einem Gehäuseteil 20 verbunden, welches die
Bremsanordnung radial umgibt und mit der Dichtplatte 38 verbunden ist. welche die Bremsanordnung an ihrem axialen, vom Belagträger 34 und vom Bremsteil 37 abgewandten Endbereich abdeckt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der Belagträger 34 samt seinen Bremsbelägen aus einem einzigen Material, insbesondere als Monoblock, ausgeführt oder aus einem metallischen Basisring, dessen Innenverzahnung auf die Außenverzahnung des Mitnehmers 36 aufgesteckt ist und welcher radial umgeben ist vom Material des Bremsbelags, das stoffschlüssig mit dem Basisring verbunden ist und somit mit dem Basisring als Verbundteil ausgeführt ist.
Bezugszeichenliste
1 Drehachse
2 Ankerscheibe
3 Bolzen
4 Rückschlussscheibe
5 erster Magnetkreis
6 zweiter Magnetkreis
7 dritter Magnetkreis
8 Spulenwicklung
9 Magnetkörper, ferromagnetisch
10 Dauermagnet, radial magnetisiert
20 Gehäuseteil
21 Gehäuseteil
30 Lageraufnahmeteil
31 Lager
32 Rotorwelle
33 Federelement
34 Bremsbelag
35 Belagträger
36 Mitnehmer
37 Bremsteil, aufweisend eine Bremsfläche
38 Dichtplatte
39 Führungsring

Claims

Patentansprüche:
1. Bremsanordnung, insbesondere für einen Elektromotor, zum Abbremsen einer Welle, wobei die Bremsanordnung einen Magnetkörper, insbesondere aus ferromagnetischem Material, eine Ankerscheibe, insbesondere aus ferromagnetischem Material, und eine elektrisch bestrombare Spulenwicklung aufweist, wobei die Spulenwicklung im Magnetkörper aufgenommen ist, insbesondere in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei die Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest verbunden und in axialer Richtung bewegbar angeordnet ist, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, insbesondere wobei die Spulenwicklung als Ringwicklung ausgeführt ist, deren Ringachse koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ausnehmung des Magnetkörpers ein Dauermagnet angeordnet ist, wobei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Bolzen durch jeweilige Ausnehmungen des Magnetkörpers in axialer Richtung hindurchragen, wobei die Bolzen einerseits mit der Ankerscheibe und andererseits mit einer Rückschlussscheibe verbunden sind, insbesondere wobei die Bolzen an ihrem von der Ankerscheibe axial abgewandten Endbereich mit der Rückschlussscheibe verbunden sind und an ihrem von der Rückschlussscheibe abgewandten Endbereich mit der Ankerscheibe verbunden sind, insbesondere wobei die Rückschlussscheibe aus ferromagnetischem Material ausgeführt ist.
2. Bremsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet radial magnetisiert ist, insbesondere wobei also die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten radial ausgerichtet ist.
3. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in axialer Richtung durch den Magnetkörper durchgehend ausgebildet ist.
4. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in Umfangsrichtung durch den Magnetkörper durchgehend ausgebildet ist, insbesondere sodass der Magnetkörper aus zumindest zwei Teilen besteht, wobei das erste Teil des Magnetkörpers radial außerhalb des Dauermagneten angeordnet ist und die Spulenwicklung aufnimmt und das zweite Teil des Magnetkörpers als Führungsring fungiert, insbesondere wobei die Bolzen im Führungsring insbesondere mittels Spielpassung geführt sind, insbesondere wobei der Führungsring auf ein Lageraufnahmeteil aufgesteckt ist, in welchem ein Lager, insbesondere Wälzlager, zur drehbaren Lagerung der Welle aufgenommen ist.
5. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bezogen auf die Drehachse der Welle von der Ankerscheibe überdeckte Radialabstandsbereich den von der Ausnehmung überdeckten Radialabstandsbereich umfasst.
6. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bezogen auf die Drehachse der Welle von der Rückschlussscheibe überdeckte Radialabstandsbereich den von der Ausnehmung überdeckten Radialabstandsbereich umfasst.
7. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet als Ringmagnet ausgebildet ist, dessen Ringachse koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist.
8. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper, insbesondere der Führungsring des Magnetkörpers, auf einen als Zylindermantelfläche ausgeführten Oberflächenbereich eines Lageraufnahmeteils aufgesteckt ist, welches ein Lager, insbesondere Wälzlager, zur drehbaren Lagerung der Welle aufnimmt.
9. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten axialen Position, insbesondere Verschiebeposition, der Ankerscheibe die Rückschlussscheibe vom Magnetkörper beabstandet ist und die Ankerscheibe am Magnetkörper anliegt und dass in einer zweiten axialen Position, insbesondere Verschiebeposition, der Ankerscheibe die Ankerscheibe vom Magnetkörper beabstandet ist und die Rückschlussscheibe am Magnetkörper, insbesondere am ersten und zweiten Teil des Magnetkörpers, anliegt.
10. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine insbesondere metallisch ausgeführte Dichtplatte mit dem Magnetkörper verbunden ist und mit dem Lageraufnahmeteil.
11. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiger, eine Außenverzahnung aufweisender Mitnehmer drehfest, insbesondere mittels Passfederverbindung, mit der Welle verbunden ist, wobei ein eine Innenverzahnung aufweisender Belagträger, insbesondere axial beidseitig Bremsbeläge aufweisender Belagträger, auf den Mitnehmer aufgeschoben ist, wobei der Belagträger mit dem Mitnehmer drehfest verbunden ist, wobei die Innenverzahnung mit der Außenverzahnung im Eingriff ist, wobei der Belagträger relativ zum Mitnehmer in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Ankerscheibe in axialer Richtung zwischen dem Belagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Federelemente auf die Ankerscheibe drücken.
12. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestromter Spulenwicklung die Ankerscheibe entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hingezogen ist oder wird, wobei der Rückschluss des vom Dauermagneten erzeugten Magnetfelds über die Ankerscheibe bewirkt wird und die Rückschlussscheibe vom Magnetkörper beabstandet ist oder wird.
13. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei unbestromter Spulenwicklung die Ankerscheibe von den Federelementen vom Magnetkörper weg zum Belagträger hin und dieser auf ein eine Bremsfläche aufweisendes Bremsteil gedrückt ist oder wird, wobei der Rückschluss des vom Dauermagneten erzeugten Magnetfelds über die Rückschlussscheibe bewirkt wird und die Ankerscheibe vom Magnetkörper beabstandet ist oder wird.
14. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Ankerscheibe radial zwischen der Spulenwicklung und dem Dauermagneten verdünnt ausgeführt ist und/oder dass die Ankerscheibe einen Bereich mit verengter Wandstärke in einem Radialabstandsbereich aufweist, welcher radial außerhalb des von dem Dauermagneten 10 überdeckten Radialabstandsbereichs angeordnet ist, insbesondere also radial zwischen dem von der Spulenwicklung 8 überdeckten Radialabstandsbereich und dem von dem Dauermagneten 10 überdeckten Radialabstandsbereich, insbesondere wobei der verengte Bereich in Umfangsrichtung ununterbrochen umläuft, insbesondere wobei der verengte Bereich als in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut ausgeführt ist.
15. Elektromotor mit einer Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Rotorwelle des Elektromotors ist, insbesondere wobei der Magnetkörper mit dem Statorgehäuse des Elektromotors drehfest verbunden ist und/oder wobei das Bremsteil mit dem Magnetkörper drehfest verbunden ist.
EP24705672.4A 2023-03-14 2024-02-15 Bremsanordnung, insbesondere für einen elektromotor, zum abbremsen einer welle Pending EP4680873A1 (de)

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