EP4698796A1

EP4698796A1 - Elektromotor, aufweisend eine rotorwelle, insbesondere eine drehbar gelagerte rotorwelle, und einen winkelsensor

Info

Publication number: EP4698796A1
Application number: EP24710659.4A
Authority: EP
Inventors: Eberhard TÜNGLER
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2023-04-17
Filing date: 2024-02-28
Publication date: 2026-02-25
Also published as: DE102024105695A1; WO2024217759A1

Abstract

Bremsanordnung zum Abbremsen einer Welle (15), wobei die Bremsanordnung - ein Aufnahmeteil (10), - einen Belagträger (12), - eine Ankerscheibe (11), - ein eine Bremsfläche aufweisendes Teil (17), aufweist, wobei der Belagträger (12) mit der Welle (15) drehfest und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe (11) drehfest mit dem Aufnahmeteil (10) verbunden ist, wobei die Ankerscheibe (11) axial zwischen dem Belagträger (12) und dem Aufnahmeteil (10) angeordnet ist, wobei der Belagträger (12)axial zwischen der Ankerscheibe (11) und dem eine Bremsfläche aufweisenden Teil (17) angeordnet ist, wobei die Bremsanordnung ein Linearaktorelement aufweist, wobei das Linearaktorelement ein Formgedächtnismaterial aufweist, wobei das Linearaktorelement einerseits mit der Ankerscheibe (11) verbunden ist und andererseits mit dem Aufnahmeteil (10) verbunden ist.

Description

Elektromotor, aufweisend eine Rotorwelle, insbesondere eine drehbar gelagerte Rotorwelle, und einen Winkelsensor

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, aufweisend eine Rotorwelle, insbesondere eine drehbar gelagerte Rotorwelle, und einen Winkelsensor.

Es ist allgemein bekannt, dass die Winkellage einer Rotorwelle mit Winkelsensoren erfassbar ist.

Aus der EP 0 326 966 A2 ist als nächstliegender Stand der Technik eine elektromagnetisch betätigbare Federdruckbremse bekannt.

Aus der DE 10 2005 055 759 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Reib- und/oder Formschlussverbindung zwischen zwei relativ zueinander rotierbar oder linear beweglich angeordneten Komponenten bekannt.

Aus der DE 40 09626 A1 ist eine reibschlüssige Kupplung bekannt.

Aus der US 2 966 240 A ist eine automatische Bremse bekannt.

Aus der DE 20 2010 014 483 U1 ist eine schaltbare Kupplung mit Lufttemperatur abhängiger Funktion bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Winkelerfassung einer Rotorwelle weiterzubilden, wobei eine robuste Betriebsweise erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Bremsanordnung zum Abbremsen einer Welle, insbesondere einer Rotorwelle eines Elektromotors, sind, dass die Bremsanordnung ein Aufnahmeteil, einen Belagträger, insbesondere Bremsbelagträger, insbesondere axial beidseitig jeweils einen Bremsbelag aufweisender scheibenförmiger Bremsbelagträger, eine Ankerscheibe, ein eine Bremsfläche aufweisendes Teil, insbesondere Lagerschild, aufweist, wobei der Belagträger mit der Welle drehfest und in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Drehachse der Welle, verschiebbar angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe drehfest mit dem Aufnahmeteil verbunden ist, insbesondere indem am Aufnahmeteil befestigte Bolzen durch die Ankerscheibe in axialer Richtung hindurchragen, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Belagträger und dem Aufnahmeteil angeordnet ist, wobei der Belagträger axial zwischen der Ankerscheibe und dem die Bremsfläche aufweisenden Teil angeordnet ist, wobei die Bremsanordnung ein Linearaktorelement aufweist, wobei das Linearaktorelement ein Formgedächtnismaterial, insbesondere ein Formgedächtnismaterialteil, aufweist, wobei das Linearaktorelement einerseits mit der Ankerscheibe verbunden ist und andererseits mit dem Aufnahmeteil verbunden ist, insbesondere sodass die Ankerscheibe vom Linearaktorelement bei einer ersten Temperatur des Formgedächtnismaterials auf eine bezogen auf das Aufnahmeteil erste axiale Position gedrückt wird und bei einer zweiten Temperatur des Formgedächtnismaterials auf eine bezogen auf das Aufnahmeteil zweite axiale Position gedrückt wird, insbesondere wobei die erste Temperatur niedriger ist als die zweite Temperatur und die Ankerscheibe in der ersten axialen Position einen größeren Abstand zum Aufnahmeteil aufweist als in der zweiten axialen Position.

Von Vorteil ist dabei, dass das dauerhafte Lüften energiesparend ausführbar ist, indem keine Federkraft überwunden werden muss sondern nur eine genügend hohe Temperatur im Formgedächtnismaterial bereitgestellt werden muss. Bei Stromausfall oder bei Abschaltung der Bestromung kühlt das Formgedächtnismaterial automatisch ab und bringt somit die Ankerscheibe automatisch auf die erste Position, in welcher die Ankerscheibe einen größeren in axialer Richtung gemessenen Abstand zum Aufnahmeelement aufweist als in der zweiten Position. Dabei drückt die in die erste Position gebrachte Ankerscheibe den Belagträger auf die auf der von der Ankerscheibe abgewandten Seite des Belagträgers angeordnet Bremsfläche. Die Bremse ist somit vorzugsweise als Haltebremse einsetzbar.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Bremsanordnung als Haltebremse an einem umrichtergespeisten Synchronmotor. Denn der vom Umrichter gespeiste und drehzahlgeregelte Synchronmotor ist zum Stillstand bringbar, während er ein Drehmoment gegen ein von der vom Synchronmotor angetriebenen Last herkommendes Drehmoment aufbringt. Daher ist die Bremsanordnung erst bei Stillstand des Synchronmotors aktivierbar, insbesondere also als Haltebremse nutzbar.

Vorzugsweise ist das Formgedächtnismaterial als Schraubenfeder geformt und

Vorzugsweise ist als Formgedächtnismaterial eine Legierung aus Nickel und Titan, insbesondere mit einer Beimischung von Kupfer, verwendet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Formgedächtnismaterial zur Bestromung mit elektrischem Strom an zumindest zwei Stellen eine elektrische Kontaktierung auf, insbesondere also mit einer jeweiligen elektrischen Leitung in Berührung ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Formgedächtnismaterial selbst von elektrischem Strom durchströmbar ist und dabei erwärmt wird, insbesondere mittels OhnTscher Verlustwärme. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Formgedächtnismaterial in einer Bohrung des Aufnahmeteils geführt. Von Vorteil ist dabei, dass das Formgedächtnismaterial abhängig von der Temperatur sich ausdehnt oder schrumpft und dabei in der Bohrung geführt ist, welche axial gerichtet ist und somit sicherstellt, dass die Längenveränderung in axialer Richtung verbleibt und/oder erfolgt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Formgedächtnismaterial ein elektrisches Heizelement angeordnet und das elektrische Heizelement ist in wärmeleitender Verbindung mit dem Formgedächtnismaterial, insbesondere wobei der Wärmeübergangswiderstand vom Heizelement zum Formgedächtnismaterial kleiner ist als der Wärmeübergangswiderstand vom Formgedächtnismaterial zur nicht vom Heizelement abgedeckten sonstigen Umgebung des Formgedächtnismaterials. Von Vorteil ist dabei, dass das elektrische Heizelement kostengünstig durch einen elektrisch bestrombaren Heizdraht realisierbar ist und durch den niedrigen Wärmeübergangswiderstand, also den wärmeleitenden Kontakt, ein schnelles Erwärmen des Formgedächtnismaterials ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Formgedächtnismaterial ein Peltier-Element berührend anliegend angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Peltierelement wärmeleitend verbunden ist mit dem Formgedächtnismaterial, wodurch ein schnelles Abkühlen der Kalten Seite des Peltier-Elements erreichbar ist und somit ein schnelles Einfallen der Bremse bewirkbar ist. Selbstverständlich wird die gleichzeitige Bestromung des elektrischen Heizelements und des Peltier-Elements vermieden. Wichtig ist auch, dass zum genannten Abkühlen nur ein kurzzeitiges Bestromen des Peltier-Elements notwendig ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umschließt ein thermisch isolierendes Material das Formgedächtnismaterial, insbesondere berührend umschließt. Von Vorteil ist dabei, dass zum Aufheizen eine geringere Bestromung ausreichend ist, da der Verlustenergiestrom verringert ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Peltierelement in einer durch das thermisch isolierende Material durchgehenden Ausnehmung angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die kalte Seite des Peltier-Elements am Formgedächtnismaterial anliegt und die heiße Seite des Peltier-Elements mit der Umgebung wärmeleitend verbunden ist und somit ein Wärmestrom an die Umgebung abführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Formgedächtnismaterial ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Formgedächtnismaterials angeordnet, wobei der Temperatursensor mit einer Signalelektronik verbunden ist, welche das elektrische Heizelement und das Peltier-Element derart bestromt, dass die mit dem Temperatursensor erfasste Temperatur auf einen jeweiligen Sollwert hingeregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass das Formgedächtnismaterial in vorgegebener Weise temperierbar ist und somit ein schnelles Einfallen oder Lüften der Bremse bewirkbar ist. Außerdem ist sogar der Betrieb der Bremsanordnung in einer warmen Umgebung ermöglicht, wobei dann allerdings das Peltier- Element dauerhaft zu bestromen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Aufnahmeteil ein gehäusebildendes Teil der Bremsanordnung. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsanordnung vom Aufnahmeteil und vom die Bremsfläche aufweisenden Teil gehäusebildend umgeben ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Aufnahmeteil das Linearaktorelement radial. Von Vorteil ist dabei, dass das Linearaktorelement geschützt angeordnet ist.

Insbesondere ist hier stets die axiale Richtung parallel zur Drehachse der Welle ausgerichtet und die Umfangsrichtung ist bezogen auf die Drehachse der Welle und die radiale Richtung und/oder die jeweiligen Radialabstände sind bezogen auf die Drehachse der Welle.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Linearaktorelement einerseits in eine Gewindebohrung des Aufnahmeteils eingeschraubt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach betätigbare Verbindung verwendet ist. Alternativ wäre eine stoffschlüssige Verbindung ausführbar, die aber nicht zerstörungsfrei lösbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Linearaktorelement andererseits in eine Gewindebohrung der Ankerscheibe eingeschraubt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach betätigbare Verbindung verwendet ist. Alternativ wäre eine stoffschlüssige Verbindung ausführbar, die aber nicht zerstörungsfrei lösbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Formgedächtnismaterial schraubenförmig ausgebildet und/oder als Schraubenfeder ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass bei einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse nach Stand der Technik ein Federteil gegen den erfindungsgemäßen Linearaktor mit Formgedächtnismaterial austauschbar ist und somit eine bestehende Bremse erfindungsgemäß einfach nachrüstbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Aufnahmeteil mit einem eine Bremsfläche aufweisenden Bremsflächenteil drehfest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsanordnung gehäusebildend von den beiden Teilen umgebbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der ersten Position der Belagträger von der Ankerscheibe auf die am Bremsflächenteil ausgebildete Bremsfläche gedrückt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall und Abkühlung das Formgedächtnismaterial die Ankerscheibe zum Belagträger hin drückt und somit die Ankerscheibe auf den ihr zugewandten Bremsbelag des Belagträgers drückt, sodass der Belagträger mit seinem auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Belagträgers angeordneten Bremsbelag auf die Bremsfläche gedrückt wird. Wichtig ist hierbei, dass bei Stromausfall die Bremse automatisch, insbesondere also durch die Naturgesetze bewirkt menschliche Betätigung, einfällt. Somit ist eine hohe Sicherheit erreichbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der zweiten Position die Ankerscheibe zum Aufnahmeteil hingezogen, insbesondere sodass der Belagträger sich freiläuft von der Bremsfläche. Von Vorteil ist dabei, dass unter geringem Heizleistungsaufwand die Ankerscheibe vom Belagträger weggezogen wird und sich somit der Belagträger von der Bremsfläche weg freilaufen darf.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf die Welle ein ringförmiger Mitnehmer aufgeschoben, welcher eine Außenverzahnung aufweist und welcher mit der Welle drehfest insbesondere mittels Passfederverbindung verbunden ist, wobei der Belagträger eine Innenverzahnung aufweist und auf die Außenverzahnung aufgeschoben ist, wobei die Innenverzahnung mit der Außenverzahnung im Eingriff ist, insbesondere wobei an dem Aufnahmeteil befestigte Bolzen, insbesondere axial gerichtete Bolzen durch Ausnehmungen der Ankerscheibe in axialer Richtung hindurchragen, insbesondere sodass die Ankerscheibe mit dem Aufnahmeteil drehfest verbunden und axial bewegbar ist, insbesondere wobei das Bremsflächenteil mit dem Aufnahmeteil drehfest verbunden ist, und/oder dass der Mitnehmer auf die Welle aufgesteckt und formschlüssig verbunden ist, der Belagträger auf den Mitnehmer aufsteckbar ist und die Ankerscheibe aus einem diamagnetischen, insbesondere nicht-ferromagnetischen, Material, wie beispielsweise Aluminium oder Kunststoff gefertigt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein Winkelsensor der Bremsanordnung eine Sensorwelle und ein Gehäuse auf, wobei die Sensorwelle mittels einer Kupplung mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist, wobei die Kupplung ein erstes Kupplungsteil, ein zweites Kupplungsteil und ein zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil angeordnetes Dämpfungsteil aufweist, wobei das erste Kupplungsteil drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist und die Sensorwelle drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Winkelsensor nicht magnetisch oder elektromagnetisch gestört wird durch die Bremse. Denn die Bremse ist ohne statische oder wechselnde Magnetfelder betreibbar, die bei einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse notwendig wären. Außerdem ist die Drehmomentänderung beim Einfallen der Bremse entkoppelt vom Winkelsensor, da dieser nur über das Dämpfungsteil verbunden ist. Insgesamt ist somit ein robuster Betrieb in kostengünstiger Weise erreicht. Dies führt zu einer höheren Standzeit der Verschleißteile und somit zu einer Gesamtenergieeinsparung, da ein Ersatz für die Bremsanordnung seltener benötigt wird und somit auch weniger Energie zum Herstellen benötigt wird.

Wichtig Merkmale bei dem Bremsmotor, aufweisend einen Elektromotor und eine Bremsanordnung, sind, dass der Elektromotor ein Synchronmotor ist und die Bremsanordnung als Haltebremse fungiert, insbesondere also nicht als Arbeitsbremse. Von Vorteil ist dabei, dass ein im Vergleich zu elektromagnetisch betätigbaren Bremsen langsameres Einfallen der erfindungsgemäßen Bremsanordnung unerheblich ist, da die Rotorwelle zuerst vom Synchronmotor, der prinzipbedingt ein entsprechend großes Drehmoment auch bei niedrigsten Drehzahlen zu erzeugen kann.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Bremsmotors, aufweisend einen Elektromotor und eine Bremsanordnung, sind, dass der Elektromotor ein von einem Umrichter gespeister Drehstrommotor ist, insbesondere wobei die Drehzahl des Drehstrommotors vom Umrichter gesteuert und/oder geregelt ist, wobei der Drehstrommotor ein Synchronmotor ist, und wobei in einem ersten Verfahrensschritt die Drehzahl des Drehstrommotors auf Null geregelt wird, wobei die Bremsanordnung gelüftet ist, und wobei in einem zeitlich dem ersten Verfahrensschritt nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt die Bremsanordnung aktiviert wird, also einfällt, um die Rotorwelle des Drehstrommotors im Stillstand zu halten, insbesondere wobei der Elektromotor ein Synchronmotor ist und die Bremsanordnung als Haltebremse fungiert, insbesondere also nicht als Arbeitsbremse.

Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Synchronmotors zunächst abgebremst wird und erst danach die als Haltebremse fungierende Bremse aktiviert wird.

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 Querschnitt durch einen Ausschnitt eines nicht erfindungsgemäßen Elektromotors mit Bremse und Winkelsensor 6 dargestellt, wobei eine Kupplung zwischen Rotorwelle 15 und Winkelsensor angeordnet ist.

Wie in Figur 1 dargestellt, weist der Elektromotor ein Lagerflansch 17 auf, welches mit dem Stator des Elektromotors verbunden ist und ein Lager 16 aufnimmt, mittels dessen die Rotorwelle 15 drehbar gelagert ist.

Am Lagerflansch 17 ist auf dessen der Bremse zugewandten Seite eine Bremsfläche ausgebildet.

Auf die Rotorwelle 15 ist ein Mitnehmer 13 aufgesteckt, welcher drehfest mit der Rotorwelle 15 verbunden ist, insbesondere formschlüssig drehfest mit der Rotorwelle 15 verbunden ist. Der Mitnehmer 13 ist ringartig ausgeführt ist mittels einer Passfederverbindung mit der Rotorwelle drehfest verbunden, insbesondere unter Verwendung einer zwischen Rotorwelle 15 und Mitnehmer 13 zwischengeordneten Passfeder 14.

Der Mitnehmer 13 weist eine Außenverzahnung auf. Insbesondere erstreckt sich diese Außenverzahnung in axialer Richtung, also parallel zur Drehachse der Rotorwelle.

Auf den Mitnehmer 13 ist ein Bremsbelagträger 12 aufgeschoben, welcher hohl ausgeführt ist und an seiner Innenseite eine Innenverzahnung aufweist, welche mit der Außenverzahnung im Eingriff ist. Somit ist der Bremsbelagträger 12 drehfest, aber axial verschiebbar, mit der Rotorwelle 15 verbunden.

Ein Magnetkörper 10 ist mit dem Lagerflansch drehfest verbunden, insbesondere schraubverbunden. Der Magnetkörper weist eine ringförmige umlaufende Ausnehmung auf, in welcher eine elektrisch bestrombare Wicklung 8 aufgenommen ist.

Die Wicklung 8 ist als Ringwicklung ausgeführt, wobei die Ringachse die Drehachse der Rotorwelle 15 ist. Eine Ankerscheibe 11 ist drehtest aber axial verschiebbar mit dem Magnetkörper 10 verbunden. Ein am Magnetkörper 10 abgestütztes Federteil 9 drückt auf die Ankerscheibei 1 , so dass bei Bestromung der Wicklung die Ankerscheibe 11 die von dem Federteil 9 erzeugte Federkraft überwindend zum Magnetkörper 10, insbesondere zur Wicklung 8 hingezogen wird, so dass die Bremse gelüftet wird.

Bei Nicht-Bestromung der Wicklung 8 drückt das Federteil 9 die Ankerscheibe 11 zum Bremsbelagträger 12 hin, so dass dieser auf die am Lagerflansch 17 ausgebildete Bremsfläche gedrückt wird. Somit wird dann der axial beidseitig mit Bremsbelägen versehene Bremsbelagträger 12 zwischen Ankerscheibe 11 und Bremsfläche in Reibkontakt gebracht, so dass die Bremse also bei Nichtbestromung einfällt.

Beim Lüften und auch beim Einfallen der Bremse wird ein Drehmomentruck in die Rotorwelle 15 eingetragen. Aber auch lastseitig ist eine Belastung, wie Drehmomentruck und/oder Quermoment, eintragbar.

Um einem Winkelsensor 6 die Erfassung der Winkellage der Rotorwelle 15 möglichst ungestört zu überlassen, ist daher erfindungsgemäß zwischen Rotorwelle 15 und dem Sensor 6 eine Kupplung angeordnet.

Hierbei weist die Kupplung ein erstes Kupplungsteil 1 , das drehfest mit der Rotorwelle 15 verbunden ist, und ein zweites Kupplungsteil 2, das drehfest mit dem Rotor des Sensors verbunden ist, auf.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil (1 , 2) ist ein Dämpfungsteil 3 angeordnet. Das Dämpfungsteil 3 ist vorzugsweise aus einem Elastomer, insbesondere aus Gummi oder aus einem Kunststoff, ausgeführt.

Das erste Kupplungsteil 1 weist an seinem der Rotorwelle 15 zugewandten axialen Endbereich ein Außengewinde auf, mit welchem die Rotorwelle 15 in eine in die Rotorwelle 16 zentrisch eingebrachtes, axial gerichtetes Gewindebohrung eingeschraubt ist. Bei der Herstellung wird das Dämpfungsteil 3 auf das zweite Kupplungsteil 2 aufgepresst und danach wird das erste Kupplungsteil 1 über das Dämpfungsteil 3 gestülpt und aufgepresst.

Auf diese Weise ist somit eine spielfreie Drehmomentdurchleitung ermöglicht.

Das Gehäuse des Sensors 6 ist mit einer Lüfterhaube verbunden, insbesondere zur Drehmomentabstützung. Die Lüfterhaube 7 ist mit dem Magnetkörper 10 und/oder dem Lagerflansch 17 direkt oder indirekt verbunden.

Bei dem Elektromotor mit der erfindungsgemäßen Bremsanordnung ist ein Federteil 9 oder sind mehrere der in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Federteile 9 ersetzt durch ein Linearaktorelement, welches einerseits mit dem Magnetkörper 10 und andererseits mit der Ankerscheibe 11 verbunden ist.

Das Linearaktorelement weist ein Formgedächtnismaterial auf, sodass bei einer ersten Temperatur das Linearaktorelement eine in axialer Richtung gemessene erste Länge erreicht und sich bei einer zweiten Temperatur, die höher ist als die erste Temperatur, sich auf eine in axialer Richtung gemessene, zweite Länge zusammenzieht.

Am Formgedächtnismaterial ist ein elektrisches Heizelement aufgebracht oder durch Bestromung ist das Formgedächtnismaterial aufheizbar. Somit ist die Temperatur des Linearaktorelements elektrisch steuerbar.

Bei der ersten Temperatur, also bei der kühleren der beiden Temperaturen, wird somit die Ankerscheibe 11 von dem Linearaktorelement auf den Bremsbelagträger 12 gedrückt, der dadurch auf eine am Lagerflansch 17 ausgebildete, insbesondere fein bearbeitete, insbesondere also geschliffene, Bremsfläche gedrückt wird, insbesondere auf der von der Ankerscheibe 11 abgewandten Seite des Bremsbelagträgers.

Bei der zweiten Temperatur zieht das Linearaktorelement die Ankerscheibe 11 zum Magnetkörper 10 hin. Somit ist bei Abkühlung des Linearaktorelements die Bremse gelüftet. Beispielweise ist die Abkühlung bei Stromausfall erreichbar. Wie auch das jeweils durch den Linearaktorelement ersetzte Federteil 9 ist das Linearaktorelement in einer Axialbohrung des Magnetkörpers 10 aufgenommen. Im Unterschied zum Federteil 9 ist aber das Linearaktorelement an seinem von der Ankerscheibe 11 abgewandten Endbereich an dem Magnetkörper 10 befestigt. An seinem anderen Endbereich ist das Linearaktorelement an der ankerscheibe 11 befestigt.

Hierbei ist vorzugsweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Linearaktorelement und Ankerscheibe 11 ausgeführt. Auch die Verbindung mit dem Magnetkörper 10 ist als stoffschlüssige Verbindung ausführbar, wobei eine Schraubverbindung bevorzugt ist, wenn die Axialbohrung als Gewindebohrung ausgeführt ist. Beispielsweise ist hierzu ein Gewindestift in die als Gewindebohrung ausgeführte Axialbohrung einschraubbar, mit welchem das als Spiralfeder ausgebildete Formgedächtnismaterial verbindbar ist. Insbesondere weist der Gewindestift hierzu einen Haken auf, so dass das Linearaktorelement mit seinem Gegenhaken einhakbar ist.

Auf diese Weise ist das Linearaktorelement axial beidseitig verbunden und positioniert die Ankerscheibe 11 abhängig von der Temperatur.

Die Linearaktorelemente sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet.

Vorzugsweise ist das Heizen statt durch ein separates Heizelement durch die Bestromung des Formgedächtnismaterials selbst ermöglicht. Somit ist nur für eine kurzschlusssichere Ausführung des Linearaktorelements zu sorgen.

Weiter vorzugsweise ist das Formgedächtnismaterial als Spirale, insbesondere in der Form einer Spiralfeder, ausgebildet. Am ersten Ende ist die Spirale mit dem Magnetkörper 10 verbunden und das andere Ende der Spirale mit der Ankerscheibe 11.

Wenn alle Federteile 9 durch Linearaktorelemente ersetzt werden, ist auch die Wicklung 8 nicht notwendig und der Magnetkörper 10 muss nicht mehr aus ferromagnetischem Material, sondern ist auch aus einem nichtferromagnetischen Material, wie beispielsweise Aluminium oder Kunststoff ausführbar. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind nicht alle Federteile 9 durch Linearaktorelemente ersetzt und die Wicklung 8 noch vorhanden. Somit ist die Bremse weiterhin elektromagnetisch betätigbar, also bei Bestromung der Wicklung 8 entgegen der von den verbliebenen Federteilen 9 erzeugten Federkraft lüftbar. Außerdem unterstützen die Linearaktorelemente das Lüften, indem insbesondere synchron zur Bestromung der Wicklung 8 auch die Linearaktorelemente beheizt werden

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das oder sind die Linearaktorelemente jeweils von einem thermisch isolierenden Material umgeben. Somit ist der zum dauerhaften Lüften notwendige Mindeststrom klein. Optional ist zusätzlich ein Peltier- Element am Formgedächtnismaterial angeordnet, sodass das Peltier-Element mit dem Formgedächtnismaterial in wärmeleitendem Kontakt steht und bei Bestromung das Formgedächtnismaterial vom Peltier-Element entwärmt wird. Dabei ist das Peltier-Element in einer durch das thermisch isolierende Material durchgehenden Ausnehmung des thermisch isolierenden Materials angeordnet. Somit leitet das Peltier-Element einen Wärmestrom durch das thermisch isolierende Material, insbesondere welches die nicht vom Peltier-Element und nicht vom Heizelement bedeckte restliche Oberfläche des Formgedächtnismaterials bedeckt.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist am Formgedächtnismaterial ein Temperatursensor angeordnet, welcher den Istwert der Temperatur des Formgedächtnismaterials erfasst. Der Temperatursensor ist elektrisch mit einer Signalelektronik verbunden, von welchem aus das Heizelement elektrisch speisbar ist und auch das Peltierelement. Dabei wird der mit dem Temperatursensor erfasste Istwert der Temperatur des Formgedächtnismaterials auf den jeweils gewünschten Sollwert hingeregelt, indem entweder das Heizelement oder das Peltierelement entsprechend bestromt wird. Auf diese Weise ist entweder eine erste oder eine zweite Temperatur des Formgedächtnismaterials als Sollwert vorgebbar und durch das Hinregeln erreichbar und somit die Bremse aktivierbar oder lüftbar. Bezugszeichenliste

1 erstes Kupplungsteil

2 zweites Kupplungsteil

3 Dämpfungsteil

4 Außengewinde

5 Schraube

6 Winkelsensor

7 Lüfterhaube

8 Wicklung

9 Federteil

10 Magnetkörper

11 Ankerscheibe

12 Bremsbelagträger

13 Mitnehmer mit Außenverzahnung

14 Passfeder

15 Rotorwelle

16 Lager

17 Lagerflansch

18 Sensorwelle

Claims

Patentansprüche:

1. Bremsanordnung zum Abbremsen einer Welle, insbesondere einer Rotorwelle eines Elektromotors, wobei die Bremsanordnung ein Aufnahmeteil, einen Belagträger, insbesondere Bremsbelagträger, eine Ankerscheibe, ein eine Bremsfläche aufweisendes Teil, insbesondere Lagerschild, aufweist, wobei der Belagträger mit der Welle drehfest verbunden ist und in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Drehachse der Welle, verschiebbar angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe drehfest mit dem Aufnahmeteil verbunden ist, insbesondere indem am Aufnahmeteil befestigte Bolzen durch die Ankerscheibe in axialer Richtung hindurchragen, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Belagträger und dem Aufnahmeteil angeordnet ist, wobei der Belagträger axial zwischen der Ankerscheibe und dem die Bremsfläche aufweisenden Teil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanordnung ein Linearaktorelement aufweist, wobei das Linearaktorelement ein Formgedächtnismaterial, insbesondere ein Formgedächtnismaterialteil, aufweist, wobei das Linearaktorelement einerseits mit der Ankerscheibe verbunden ist und andererseits mit dem Aufnahmeteil verbunden ist, insbesondere sodass die Ankerscheibe vom Linearaktorelement - bei einer ersten Temperatur des Formgedächtnismaterials auf eine bezogen auf das

Aufnahmeteil erste axiale Position gedrückt wird und bei einer zweiten Temperatur des Formgedächtnismaterials auf eine bezogen auf das Aufnahmeteil zweite axiale Position gedrückt wird, insbesondere wobei die erste Temperatur niedriger ist als die zweite Temperatur und die Ankerscheibe in der ersten axialen Position einen größeren Abstand zum Aufnahmeteil aufweist als in der zweiten axialen Position, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Richtung der Drehachse der Welle ausgerichtet ist.

2. Bremsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial zur Bestromung mit elektrischem Strom an zumindest zwei Stellen eine elektrische Kontaktierung aufweist, insbesondere also mit einer jeweiligen elektrischen Leitung in Berührung ist.

3. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Formgedächtnismaterial ein elektrisches Heizelement angeordnet und das elektrische Heizelement in wärmeleitender Verbindung mit dem Formgedächtnismaterial ist, insbesondere wobei der Wärmeübergangswiderstand vom Heizelement zum Formgedächtnismaterial kleiner ist als der Wärmeübergangswiderstand vom Formgedächtnismaterial zur nicht vom Heizelement abgedeckten sonstigen Umgebung des Formgedächtnismaterials.

4. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Formgedächtnismaterial ein Peltier-Element berührend anliegend angeordnet ist, und/oder dass das Peltierelement in einer durch das thermisch isolierende Material durchgehenden Ausnehmung angeordnet ist.

5. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Formgedächtnismaterial ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Formgedächtnismaterials angeordnet ist, wobei der Temperatursensor mit einer Signalelektronik verbunden ist, welche geeignet ausgeführt ist, das elektrische Heizelement und/oder das Peltier-Element derart zu bestromen, dass die mit dem Temperatursensor erfasste Temperatur auf einen jeweils aktuell vorgegebenen Sollwert hingeregelt wird, insbesondere wobei der Sollwert entweder der ersten Temperatur gleicht oder der zweiten Temperatur gleicht.

6. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermisch isolierendes Material das Formgedächtnismaterial umschließt, insbesondere berührend umschließt.

7. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial in einer Bohrung des Aufnahmeteils geführt ist.

8. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil ein gehäusebildendes Teil der Bremsanordnung ist und/oder dass das Aufnahmeteil das Linearaktorelement radial umgibt.

9. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Richtung parallel zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, und/oder dass die Umfangsrichtung bezogen ist auf die Drehachse der Welle und/oder dass die Radiale Richtung und/oder die jeweiligen Radialabstände bezogen sind auf die Drehachse der Welle.

10. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearaktorelement einerseits in eine Gewindebohrung des Aufnahmeteils eingeschraubt ist und/oder dass das Linearaktorelement andererseits in eine Gewindebohrung der Ankerscheibe eingeschraubt ist.

11. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial schraubenförmig ausgebildet ist und/oder als Schraubenfeder ausgebildet ist.

12. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil mit einem eine Bremsfläche aufweisenden Bremsflächenteil drehfest verbunden ist.

13. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Position der Belagträger von der Ankerscheibe auf die am Bremsflächenteil ausgebildete Bremsfläche gedrückt ist und in der zweiten Position die Ankerscheibe zum Aufnahmeteil hingezogen ist, insbesondere sodass der Belagträger sich freiläuft von der Bremsfläche.

14. Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Welle ein ringförmiger Mitnehmer aufgeschoben ist, welcher eine Außenverzahnung aufweist und welcher mit der Welle drehfest insbesondere mittels Passfederverbindung verbunden ist, wobei der Belagträger eine Innenverzahnung aufweist und auf die Außenverzahnung aufgeschoben ist, wobei die Innenverzahnung mit der Außenverzahnung im Eingriff ist, insbesondere wobei an dem Aufnahmeteil befestigte Bolzen, insbesondere axial gerichtete Bolzen durch Ausnehmungen der Ankerscheibe in axialer Richtung hindurchragen, insbesondere sodass die Ankerscheibe mit dem Aufnahmeteil drehfest verbunden und axial bewegbar ist, insbesondere wobei das Bremsflächenteil mit dem Aufnahmeteil drehfest verbunden ist, und/oder dass ein Winkelsensor der Bremsanordnung eine Sensorwelle und ein Gehäuse aufweist, wobei die Sensorwelle mittels einer Kupplung mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist, wobei die Kupplung ein erstes Kupplungsteil, ein zweites Kupplungsteil und ein zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil angeordnetes Dämpfungsteil aufweist, wobei das erste Kupplungsteil drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist und die Sensorwelle drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden ist.

15. Bremsmotor, aufweisend einen Elektromotor und eine Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, insbesondere wobei der Elektromotor ein Synchronmotor ist und die Bremsanordnung als Haltebremse fungiert, insbesondere also nicht als Arbeitsbremse.

16. Verfahren zum Betreiben eines Bremsmotors, aufweisend einen Elektromotor und eine Bremsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Elektromotor ein von einem Umrichter gespeister Drehstrommotor ist, insbesondere wobei die Drehzahl des Drehstrommotors vom Umrichter gesteuert und/oder geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstrommotor ein Synchronmotor ist, und dass in einem ersten Verfahrensschritt die Drehzahl des Drehstrommotors auf Null geregelt wird, wobei die Bremsanordnung gelüftet ist, und dass in einem zeitlich dem ersten Verfahrensschritt nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt die Bremsanordnung aktiviert wird, also einfällt, um die Rotorwelle des Drehstrommotors im Stillstand zu halten, insbesondere wobei der Elektromotor ein Synchronmotor ist und die Bremsanordnung als Haltebremse fungiert, insbesondere also nicht als Arbeitsbremse.