WO1999010967A1 - Elektromagnetisch betätigbare, mechanische bremse für elektromotor - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbare, mechanische bremse für elektromotor Download PDF

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WO1999010967A1
WO1999010967A1 PCT/EP1998/005394 EP9805394W WO9910967A1 WO 1999010967 A1 WO1999010967 A1 WO 1999010967A1 EP 9805394 W EP9805394 W EP 9805394W WO 9910967 A1 WO9910967 A1 WO 9910967A1
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Jörg ROTH-STIELOW
Josef Schmidt
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Sew-Eurodrive Gmbh & Co.
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    • 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
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

  • Electromagnetically actuated, mechanical brake for
  • the invention relates to an electromagnetically actuated, mechanical brake for an electric motor, in particular for a geared motor.
  • the speed of electrical machines can be controlled very well.
  • mechanical brakes which can be released or released via an electromagnet arrangement.
  • an excitation coil of the electromagnetically actuated, mechanical brake is energized together with the electric motor, so that the brake is or is released.
  • the electric motor is held in place due to a braking spring force.
  • circuit components can be provided which serve to supply an excitation current to the excitation coil.
  • a rectifier can be dispensed with.
  • circuit components are usually used for supplying, in particular for controlling, an excitation current to the excitation coil.
  • care must be taken to ensure the correct combination of the circuit arrangement for supplying an excitation current with the excitation coil and with other components of the brake.
  • the object of the invention is to develop an electromagnetically actuated, mechanical brake for an electric motor, in particular for a geared motor, in such a way that the installation is as light as possible and correct with regard to the combination of components. Furthermore, the storage of components for the brake should be simple and clear.
  • an excitation coil is provided for the electromagnetic actuation of the brake, in particular for releasing the brake.
  • a circuit arrangement for supplying an excitation current to the excitation coil is provided.
  • the excitation coil and the circuit arrangement are integrated together in a structural unit.
  • other components of the brake such as. B. integrated compression springs to generate a braking force.
  • the outer shape of the structural unit can be designed in such a way that only a combination with suitable further components of the brake is possible.
  • components that can be used here are, in particular, disks of a disk brake that are provided with friction surfaces and that can be actuated by the excitation coil.
  • Storage can be simplified considerably on the basis of the invention, since now instead of at least two components, namely the excitation coil and the circuit arrangement, only one structural unit has to be kept in stock. As a result, there is no longer any need to maintain complex lists from which the correct combination of components can be found. Furthermore, both the new installation and the subsequent installation of the components are simplified. For this reason, a mechanic's working time can be significantly reduced.
  • the components can already be assembled automatically and in series beforehand, for example.
  • the structural unit preferably has a one-piece carrier which carries both the excitation coil and the circuit arrangement.
  • the carrier is preferably designed such that the components can no longer be detached from the carrier after the completion of the structural unit or only with great effort or with the aid of special tools.
  • the construction and also the manufacture of the structural unit can be simplified by a one-piece carrier. Because the components cannot be detached from the support or when A difficult combination of components makes it almost impossible to solve them with difficulty.
  • the carrier comprises a housing, which is preferably made of metal, in particular gray cast iron or die-cast aluminum. These materials ensure good thermal conductivity so that local overheating can be avoided. This is particularly advantageous if the excitation coil produces heat losses during long-term operation of an electric motor.
  • a one-piece housing can be designed in any case so that a uniform temperature distribution and good heat transfer to surrounding components or the ambient air is guaranteed.
  • the carrier is made of plastic.
  • a plastic carrier saves weight and material costs.
  • the structural unit is preferably designed in such a way that the thermal contact resistance between the circuit arrangement and the excitation coil is both substantially greater than the thermal contact resistance between the circuit arrangement and the carrier and also substantially greater than that thermal contact resistance between the excitation coil and the carrier.
  • both the excitation coil and the circuit arrangement can emit heat to the carrier.
  • the circuit arrangement can additionally emit heat to the surroundings or other components of the brake in a different way, ie there are further thermal transition resistances of the circuit arrangement which are dimensioned as small as possible.
  • the movement of the electric motor is also used to drive forced convection, by means of which the circuit arrangement and / or the excitation coil are cooled.
  • the excitation coil and the circuit arrangement are cast with plastic to form a block and / or molded with plastic.
  • this has an electrical connection for connecting the circuit arrangement to a current source, in particular to an alternating current network, which is designed in such a way that a low thermal contact resistance between the circuit arrangement and a power connection line can be produced.
  • the power connection line is firmly connected to the circuit arrangement.
  • the connection has a thermal contact area for producing the low thermal contact resistance, which is larger than a cross-sectional area of the circuit arrangement, the circuit arrangement being arranged at a small distance along the thermal contact area. The power connection line can thus take over a significant portion of heat dissipation from the circuit arrangement.
  • the thermal contact resistance between the circuit arrangement and the excitation coil is significantly greater than the thermal contact resistance between the excitation coil and the environment of the structural unit. Under normal operating conditions, overheating of the circuit arrangement can thus be avoided.
  • the circuit arrangement is preferably connected to a cooling plate, preferably made of aluminum, for dissipating heat.
  • the circuit arrangement extends essentially two-dimensionally along the cooling plate.
  • the cooling plate also ensures the distribution or removal of heat that is to be dissipated by power components of the circuit arrangement.
  • a heat barrier is advantageously arranged between the excitation coil and the circuit arrangement.
  • the heat barrier consists of a material with a low thermal conductivity, in particular of ceramic material.
  • the material connection between the excitation coil and the circuit arrangement is designed in such a way that, due to its dimensions, a heat barrier is brought about.
  • the material connection is designed like a bridge. With a suitable design of the material bridge, a high thermal contact resistance between the excitation coil and the circuit arrangement can be guaranteed by this alone. In many applications of the brake according to the invention, further measures for thermal decoupling can then be dispensed with.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention
  • Brake and Fig. 2 shows a second embodiment.
  • FIG. 1 In the left part of the figure in FIG. 1 there is the winding of an electric motor which has a motor shaft 1 which can rotate in the motor housing.
  • a lining carrier disk 2 is connected to the motor shaft 1 in a rotationally fixed manner via axial toothings 11, 21. All other parts shown in Fig. 1 rest during operation of the electric motor. In the shown
  • an excitation current flows through the excitation coil 5, which releases the brake 12, that is, removes the friction surfaces 3 from the lining carrier disk 2.
  • a brake rectifier 9 is provided which rectifies the AC voltage.
  • the brake rectifier 9 is connected to the three-phase or alternating current network via a connecting line 10.
  • the excitation coil 5 and the brake rectifier 9 are integrated together in a structural unit 13.
  • the structural unit 13 has a housing 4 made of die-cast aluminum, which carries both the excitation coil 5 and the brake rectifier 9.
  • the excitation coil 5 and the brake rectifier 9 are coated with a plastic compound 7, which is shown in FIG. 1 in an exaggerated thickness.
  • the layer thickness of the plastic compound 7 between the excitation coil 5 and the housing 4 and the layer thickness between the brake rectifier 9 and the carrier 4 are a few tenths of a millimeter. For this reason, both the thermal contact resistance R54 between the excitation coil 5 and the carrier 4 and the thermal contact resistance Rg ⁇ between the brake rectifier 9 and the carrier 4 are small.
  • the thermal contact resistance Rg ⁇ between the brake rectifier 9 and the excitation coil 5 is therefore significantly greater than the thermal contact resistances R54, R gs-
  • heat that is generated in the brake rectifier 9 is also dissipated to the environment. In the exemplary embodiment shown, this succeeds apart from the already described design of the thermal contact resistances R 54 ' R 94' R 95 and the arrangement of the structural unit 13 in the cooling air flow of the electric motor. Apart from this, the connecting line 10 also contributes to the removal of heat from the brake rectifier 9.
  • FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in the construction of the structural unit 23. Instead of a simple brake rectifier, the
  • the structural unit 23 has a cooling plate 16, preferably made of aluminum, directly on the control circuit 19.
  • the cooling plate 16 guarantees a uniform temperature distribution over the extent of the control circuit 19 and good heat dissipation from the control circuit 19.
  • a connector 25 is provided on the other side of the control circuit 19, which is designed so that heat can be easily transferred to the connecting line 10 via it.
  • the plug connector 25 has a large thermal contact area which is larger than the cross-sectional area of the control circuit 19 arranged along the connector 25.
  • the structural unit 23 has a plastic carrier 14 which carries the excitation coil 5 and the control circuit 19.
  • the plastic carrier 14 is preferably produced by the casting process. Initially, the excitation coil 5, the cooling plate 16 and the plug connector 25 are connected to one another. Because of the temperature sensitivity of its components, the control circuit 19 is only introduced subsequently.
  • the plastic carrier 14 has a plastic bridge 18 which has a low material thickness.
  • a sheathing 17 is provided which, for example, also consists of plastic or metal.
  • the entire structural unit 23 including the casing 17 or only the plastic carrier 14 together with the components carried by him to be replaced In the latter case, different design of the outer contours of the sheathing with different types of brakes guarantees that only a suitably shaped negative plastic carrier is replaced with the correct types of excitation coil and a control circuit.
  • a brake rectifier according to FIG. 1 can be provided instead of a control circuit according to FIG. 2.
  • the invention reduces the number of components that are stored and sold worldwide for the installation of electromagnetically actuated mechanical brakes.
  • the integration of the excitation coil and the Circuit arrangement for supplying the excitation current in a structural unit avoided an incorrect combination of components. This ensures quick and reliable installation and repair.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare, mechanische Bremse (12) für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor, mit einer Erregerspule (5) zur elektromagnetischen Betätigung der Bremse (12), insbesondere zum Lösen der Bremse (12), und mit einer Schaltungsanordnung (9) zum Zuführen eines Erregerstroms zu der Erregerspule (5), wobei die Erregerspule (5) und die Schaltungsanordnung (9) gemeinsam in eine bautechnische Einheit (13) integriert sind.

Description

Elektromagnetisch betätigbare, mechanische Bremse für
Elektromotor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare, mechanische Bremse für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor .
Elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren lassen sich sehr gut in ihrer Drehzahl steuern. Um die an sich schon gute Steuerbarkeit zu verbessern, ist es bekannt, mechanische Bremsen vorzusehen, die über eine Elektromagnet-Anordnung gelöst bzw. gelüftet werden können. Während des Betriebes des Elektromotors bestromt man eine Erregerspule der elektromagnetisch betätigten, mechanischen Bremse zusammen mit dem Elektromotor, so daß die Bremse gelüftet wird bzw. ist. Im unbestromten Zustand wird der Elektromotor aufgrund einer bremsend wirkenden Feder- kraft festgehalten.
Weiterhin ist es bekannt, Elektromotoren an einem Wechsel- bzw. Drehstromnetz zu betreiben. Bei Verwendung einer mit Gleichstrom zu betreibenden Erregerspule werden daher Umrichter bzw. Gleichrichter eingesetzt. Wegen der weltweit unterschiedlichen Betriebsspannungen von Wechsel- bzw. Drehstromnetzen wird eine große Typenvielfalt von Erregerspulen hergestellt und vertrieben. Für jeden Typ gibt es wiederum einen oder mehrere Typen von Gleichrichtern, die mit der Erregerspule kombinierbar sind.
Bei der Installation einer elektromagnetisch betätigbaren, mechanischen Bremse unterlaufen häufig Fehler infolge einer falschen Kombination eines Gleichrichters mit einer Erregerspule und mit anderen Bestandteilen der Bremse. Die Folge sind Fehlfunktionen und Defekte der Erregerspule und/oder des Gleichrichters. Darüber hinaus wird bei Defekten häufig nur entweder die Erregerspule oder der Gleichrichter ausgetauscht. Dabei wird teilweise übersehen, daß das jeweils andere Teil infolge des Defekts ebenfalls nicht mehr funktionstüchtig ist. Ebenso wie bei der Neuinstallation der Bremse kommt es auch vor, daß versehentlich ein anderer als der defekte Typ des Gleichrichters bzw. der Erregerspule nachinstalliert wird. Aus diesem Grund kann das nachinstallierte Teil und/oder das nicht ausgewechselte Teil unmittelbar nach der Installation funktionsuntüchtig werden.
Zusätzlich zu einem Gleichrichter können weitere Schaltungsbauteile vorgesehen sein, die dem Zuführen eines Erregerstroms zu der Erregerspule dienen. Insbesondere bei Verwendung von einer Erregerspule, die an einem Wechsel- oder Drehstromnetz betreibbar ist, kann auf einen Gleichrichter verzichtet werden. Jedoch werden auch in diesem Fall üblicherweise Schaltungsbauteile zum Zuführen, insbesondere zum Steuern, eines Erregerstroms zu der Erregerspule verwendet. Auch hierbei ist jedoch auf die richtige Kombination der Schaltungsanordnung zum Zuführen eines Erregerstroms mit der Erregerspule und mit weiteren Bauteilen der Bremse zu achten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetisch betätigbare, mechanische Bremse für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor, dahingehend weiterzubilden, daß eine möglichst leichte und hinsichtlich der Kombination von Bauteilen richtige Installation erreicht ist. Weiterhin soll eine Lagerhaltung von Bauteilen für die Bremse einfach und übersichtlich sein.
Die Aufgabe wird durch eine Bremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Bei der erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren, mechanischen Bremse für einen Elektromotor ist eine Erregerspule zur elektromagnetischen Betätigung der Bremse, insbesondere zum Lösen der Bremse, vorgesehen. Desweiteren ist eine Schaltungsanordnung zum Zuführen eines Erregerstroms zu der Erregerspule vorgesehen. Die Erregerspule und die Schaltungsanordnung sind gemeinsam in eine bautechnische Einheit integriert. Vorzugsweise sind in die bautechnische Einheit weitere Bauteile der Bremse, wie z. B. Druckfedern zum Erzeugen einer Bremskraft integriert. Durch die Integration in eine bautechnische Einheit sind Fehlkombinationen nahezu ausgeschlossen. Beispielsweise kann die äußere Form der bautechnischen Einheit so gestaltet werden, daß nur eine Kombination mit geeigneten weiteren Bau- teilen der Bremse möglich ist. Als weitere Bauteile kommen hier insbesondere mit Reibflächen versehene Scheiben einer Scheibenbremse in Frage, die durch die Erregerspule betätigbar sind. Die Lagerhaltung kann aufgrund der Erfindung wesentlich vereinfacht werden, da nunmehr anstelle von mindestens zwei Bautei- len, nämlich der Erregerspule und der Schaltungsanordnung, nur noch eine bautechnische Einheit auf Lager gehalten werden muß. Dadurch müssen keine aufwendigen Listen mehr geführt werden, aus denen die richtige Kombination der Bauteile entnommen werden kann. Weiterhin sind sowohl die Neuinstallation als auch die Nachinstallation der Bauteile vereinfacht. Aus diesem Grund kann die Arbeitszeit eines Monteurs erheblich verkürzt werden. Die Bauteile können bereits vorher beispielsweise automatisch und serienmäßig zusammengesetzt werden.
Vorzugsweise weist die bautechnische Einheit einen einstückigen Träger auf, der sowohl die Erregerspule als auch die Schaltungsanordnung trägt. Bevorzugtermaßen ist der Träger so ausgebildet, daß die Bauteile nach der Fertigstellung der bautechnischen Einheit nicht mehr oder nur noch mit großem Aufwand oder mit Hilfe von Spezialwerkzeug von dem Träger lösbar sind. Durch einen einstückigen Träger können die Konstruktion und auch die Herstellung der bautechnischen Einheit vereinfacht werden. Durch die Unlösbarkeit der Bauteile von dem Träger bzw. bei er- Schwerter Lösbarkeit ist eine Fehlkombination von Bauteilen nahezu ausgeschlossen.
Bei einer Weiterbildung umfaßt der Träger ein Gehäuse, das vor- zugsweise aus Metall, insbesondere aus Grauguß oder Aluminium- Druckguß, besteht. Diese Materialien gewährleisten eine gute thermische Leitfähigkeit, so daß lokale Überhitzungen vermieden werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei länger anhaltendem Betrieb eines Elektromotors die Erregerspule Wärmeverluste produziert. Ein einstückiges Gehäuse ist aber in jedem Fall so auslegbar, daß eine gleichmäßige Temperaturverteilung und ein guter Wärmeübergang an umgebende Bauteile oder die Umgebungsluft gewährleistet ist.
Bei einer Weiterbildung ist der Träger aus Kunststoff gefertigt. Durch einen Kunststoffträger lassen sich Gewicht und Materialkosten einsparen.
Zur Vermeidung einer Überhitzung der Schaltungsanordnung, die insbesondere temparaturempfindliche Halbleiterbauteile aufweist, ist die bautechnische Einheit vorzugsweise derart ausgebildet, daß der thermische Übergangswiderstand zwischen der Schaltungsanordnung und der Erregerspule sowohl wesentlich größer als der thermische Übergangsswiderstand zwischen der Schaltungsanordnung und dem Träger als auch wesentlich größer als der thermische Übergangswiderstand zwischen der Erregerspule und dem Träger ist. Auf diese Weise können sowohl die Erregerspule als auch die Schaltungsanordnung Wärme an den Träger abgeben. Bei einer Weiterbildung kann die Schaltungsanordnung zusätzlich auf andere Weise Wärme an die Umgebung oder andere Bauteile der Bremse abgeben, d. h., es sind weitere möglichst klein dimensionierte thermische Übergangswiderstände zur Schaltungsanordnung vorhanden. Insbesondere wird auch die Bewegung des Elektromotors zum Antrieb einer Zwangskonvektion genutzt, durch die die Schaltungsanordnung und/oder die Erregerspule gekühlt werden. Insbesondere zur Vereinfachung der Herstellung einer erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren, mechanischen Bremse sind die Erregerspule und die Schaltungsanordnung mit Kunststoff zu einem Block vergossen und/oder mit Kunststoff um- spritzt.
Bei einer Weiterbildung der erfingungsgemäßen Bremse weist diese eine elektrische Verbindung zum Anschluß der Schaltungsanordnung an eine Stromquelle, insbesondere an ein Wechsel- Stromnetz auf, die derart ausgebildet ist, daß ein niedriger thermischer Übergangswiderstand zwischen der Schaltungsanordnung und einer Stromanschlußleitung herstellbar ist. Die Stromanschlußleitung ist bei einer Variante dieser Ausgestaltung fest mit der Schaltungsanordnung verbunden. Insbesondere weist die Verbindung eine Wärmekontaktfläche zur Herstellung des niedrigen thermischen Übergangswiderstandes auf, die größer als eine Querschnittsfläche der Schaltungsanordnung ist, wobei die Schaltungsanordnung in geringem Abstand entlang der Wärmekontaktfläche angeordnet ist. Die Stromanschlußleitung kann so einen wesentlichen Anteil einer Wärmeabfuhr von der Schaltungsanordnung übernehmen.
Bei noch einer Weiterbildung ist der thermische Übergangswiderstand zwischen der Schaltungsanordnung und der Erregerspule we- sentlich größer als der thermische Übergangswiderstand zwischen der Erregerspule und der Umgebung der bautechnischen Einheit. So kann, normale Betriebsbedingungen vorausgesetzt, eine Überhitzung der Schaltungsanordnung vermieden werden.
Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung mit einer Kühlplatte, bevorzugtermaßen aus Aluminium, zur Ableitung von Wärme verbunden. Insbesondere erstreckt sich die Schaltungsanordnung im wesentlichen zweidimensional entlang der Kühlplatte. Bei dieser Ausführungsform gewährleistet die Kühlplatte auch die Vertei- lung bzw. den Abtransport von Wärme, die von Leistungsbauteilen der Schaltungsanordnung abzuführen ist. Günstigerweise ist zwischen der Erregerspule und der Schaltungsanordnung eine Wärmesperre angeordnet. Bei einer Ausführungsform besteht die Wärmesperre aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus keramischem Ma- terial . Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Materialverbindung zwischen der Erregerspule und der Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß aufgrund ihrer Abmessungen eine Wärmesperre bewirkt ist. Insbesondere ist die Materialverbindung brückenartig ausgebildet. Bei geeigneter Ausbildung der Ma- terialbrücke kann ein hoher thermischer Übergangswiderstand zwischen der Erregerspule und der Schaltungsanordnung allein durch diese gewährleistet werden. Bei vielen Anwendungen der erfindungsgemäßen Bremse kann dann auf weitere Maßnahmen der thermischen Entkopplung verzichtet werden.
Nachfolgend werden zur Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Bremse und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel .
Im linken Figurenteil der Fig. 1 befindet sich die Wicklung eines Elektromotors, der eine Motorwelle 1 aufweist, die sich rotierend in dem Motorgehäuse bewegen kann. Über axiale Verzahnungen 11, 21 ist eine Belagträgerscheibe 2 verdrehfest mit der Motorwelle 1 verbunden. Alle weiteren in Fig. 1 dargestellten Teile ruhen beim Betrieb des Elektromotors. In der gezeigten
Darstellung rechts und links von der Belagträgerscheibe 2 sind Reibflächen 3 angeordnet, die zum Abbremsen des Motors von Druckfedern 6 gegen die Belagträgerscheibe 2 gedrückt werden. Weiterhin soll durch das Andrücken der Reibflächen 3 ein un- beabsichtigtes Rotieren der Motorwelle 1 verhindert werden.
Beim Betrieb des Motors dagegen fließt durch die Erregerspule 5 ein Erregerstrom, der die Bremse 12 lüftet, d. h., die Reibflächen 3 von der Belagträgerscheibe 2 entfernt. Bei der ge- zeigten Ausführungsform handelt es sich um eine Scheibenbremse mit einer Gleichstrom-Erregerspule, die jedoch an einem Wechselstromnetz oder an einer Phase eines Drehstromnetzes betrieben wird. Aus diesem Grund ist ein Bremsgleichrichter 9 vorgesehen, der die Wechselspannung gleichrichtet. Der Bremsgleichrichter 9 ist über eine Anschlußleitung 10 mit dem Drehstrom- oder Wechselstromnetz verbunden.
Erfindungsgemäß sind die Erregerspule 5 und der Bremsgleich- richter 9 gemeinsam in eine bautechnische Einheit 13 integriert. Die bautechnische Einheit 13 weist ein Gehäuse 4 aus Aluminium-Druckguß auf, das sowohl die Erregerspule 5 als auch den Bremsgleichrichter 9 trägt.
Zur Einbettung in das Gehäuse 4 sind die Erregerspule 5 und der Bremsgleichrichter 9 mit einer Kunststoffmasse 7 ummantelt, die in der Fig. 1 übertrieben dick dargestellt ist. In Wirklichkeit beträgt die Schichtdicke der Kunststoffmasse 7 zwischen der Erregerspule 5 und dem Gehäuse 4 als auch die Schichtdicke zwi- sehen dem Bremsgleichrichter 9 und dem Träger 4 wenige Zehntel Millimeter. Aus diesem Grund sind sowohl der thermische Übergangswiderstand R54 zwischen der Erregerspule 5 und dem Träger 4 als auch der thermische Übergangswiderstand Rg^ zwischen dem Bremsgleichrichter 9 und dem Träger 4 klein.
Zwischen dem Bremsgleichrichter 9 und der Erregerspule 5 ist eine Wärmesperre 8 aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere aus keramischem Material angeordnet. Der thermische Übergangswiderstand Rg^ zwischen dem Bremsgleichrichter 9 und der Erregerspule 5 ist daher wesentlich größer als die thermischen Übergangswiderstände R54, Rgs-
Beim Betrieb der Bremse 12, d. h. , wenn ein Erregerstrom durch die Erregerspule 5 fließt, entsteht unter anderem durch ohmsche Verluste Wärme. Die Wärmeproduktion des Bremsgleichrichters 9 ist dagegen vergleichsweise gering. Aus diesem Grund erreicht die Erregerspule 5 eine gegenüber ihrer Umgebung deutlich höhere Temperatur. Da Bauteile des Bremsgleichrichters 9 temperaturempfindlich sind, wird durch die bereits beschriebenen und weitere konstruktive Maßnahmen verhindert, daß der Bremsgleichrichter 9 eine für seine Bauteile gefährlich hohe Temparatur erreicht. Aufgrund der Maßnahmen wird zum einen die in der Erregerspule 5 erzeugte Wärme im wesentlichen vollständig an die Umgebung der Bremse 12 abgeführt und zum anderen der geringe Teil der von der Erregerspule 5 erzeugten Wärme, der auf den Bremsgleichrichter 9 übertragen wird, an die Umgebung abgeführt. Weiterhin wird Wärme, die in dem Bremsgleichrichter 9 erzeugt wird, ebenfalls an die Umgebung abgeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gelingt dies abgesehen von der bereits beschriebenen Gestaltung der thermischen Übergangswiderstände R54' R94' R95 auιcJruncl der Anordnung der bautechnischen Einheit 13 im Kühlluftstrom des Elektromotors . Abgesehen davon trägt auch die Anschlußleitung 10 zum Wärmeabtransport von dem Bremsgleichrichter 9 bei.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten im Aufbau der bautechnischen Einheit 23. Anstelle eines einfachen Bremsgleichrichters weist die
Bremse 22 eine um Steuerelemente erweiterte Schaltungsanordnung auf. Diese Steuerschaltung 19 enthält besonders temperaturempfindliche Bauteile. Aus diesem Grund sind gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 weitergehende Maßnahmen zum Schutz vor Überhitzung getroffen. So weist die bautechnische Einheit 23 unmittelbar an der Steuerschaltung 19 eine Kühlplatte 16, vorzugsweise aus Aluminium, auf. Die Kühlplatte 16 garantiert eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Erstreckung der Steuerschaltung 19 und einen guten Wärmeabtransport von der Steuerschaltung 19.
Da der Wärmeübergang von festen Materialien auf umgebende Luft im allgemeinen schlecht ist, ist auf der anderen Seite der Steuerschaltung 19 ein Steckverbinder 25 vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß über ihn Wärme gut auf die Anschlußleitung 10 übertragbar ist. Hierzu weist der Steckverbinder 25 eine große Wärmekontaktfläche auf, die größer als die Querschnitts- fläche der entlang dem Steckverbinder 25 angeordneten Steuerschaltung 19 ist.
Ebenfalls im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausfüh- rungsform weist die bautechnische Einheit 23 einen Kunststoffträger 14 auf, der die Erregerspule 5 und die Steuerschaltung 19 trägt. Der Kunststoffträger 14 wird vorzugsweise im Gußverfahren hergestellt. Dabei werden zunächst die Erregerspule 5, die Kühlplatte 16 und der Steckverbinder 25 miteinan- der verbunden. Wegen der Temparaturempfindlichkeit ihrer Bauteile wird die Steuerschaltung 19 erst nachträglich eingebracht.
Zur thermischen Isolierung der Steuerschaltung 19 von der Er- regerspule 5 weist der Kunststoffträger 14 eine Kunststoffbrücke 18 auf, die eine geringe Materialstärke hat. Im Bereich der Erregerspule 5 ist eine Ummantelung 17 vorgesehen, die beispielsweise ebenfalls aus Kunststoff oder aus Metall besteht. Zum Auswechseln der Erregerspule 5 und/oder der Steuerschaltung 19 ist entweder die gesamte bautechnische Einheit 23 inklusive Ummantelung 17 oder nur der Kunststoff räger 14 zusammen mit den von ihm getragenen Bauteilen zu ersetzen. In letzterem Fall wird durch unterschiedliche Gestaltung der Außenkonturen der Ummantelung bei unterschiedlichen Typen von Bremsen garantiert, daß nur ein passend formnegativ gestalteter Kunststoffträger mit den richtigen Typen einer Erregerspule und einer Steuerschaltung ersetzt wird.
Bei weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung können Merkmale der beiden Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Bremsgleichrichter gemäß Fig. 1 anstelle einer Steuerschaltung gemäß Fig. 2 vorgesehen werden.
Aufgrund der Erfindung wird die Anzahl von Bauteilen verringert, die weltweit für die Installation elektromagnetisch betätigbarer, mechanischer Bremsen gelagert und vertrieben werden. Außerdem wird durch die Integration der Erregerspule und der Schaltungsanordnung zum Zuführen des Erregerstroms in eine bautechnische Einheit eine falsche Kombination von Bauteilen vermieden. Dadurch sind eine schnelle und betriebssichere Installation und Reparatur sichergestellt.
Bezugszeichenliste
1 Motorwelle 2 Belagträgerscheibe
3 Reibfläche
4 Gehäuse
5 Erregerspule
6 Druckfeder 7 Kunststoffmasse
8 Wärmesperre
9 Bremsgleichrichter
10 Anschlußleitung
11 axiale Verzahnung 12 Bremse
13 bautechnische Einheit
14 Kunststoffträger
16 Kühlplatte
17 Ummantelung 18 Kunststoffbrücke
19 Steuerschaltung
21 axiale Verzahnung
22 Bremse
23 bautechnische Einheit 25 Steckverbinder
R,-4 thermischer Übergangswiderstand Erregerspule-Träger
RCTJ thermischer Übergangswiderstand Erregerspule-Umgebung
Rg4 thermischer Übergangswiderstand Schaltungsanordnung- Träger R g thermischer Übergangswiderstand Schaltungsanordnung- Erregerspule
R910 thermischer Übergangswiderstand Schaltungsanordnung- Anschlußleitung

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisch betätigbare, mechanische Bremse (12; 22) für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor, mit einer Erregerspule (5) zur elektromagnetischen Betätigung der Bremse (12, 22), insbesondere zum Lösen der Bremse (12, 22), und mit einer Schaltungsanordnung (9; 19) zum Zuführen eines Erregerstroms zu der Erregerspule (5), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erregerspule (5) und die Schaltungsanordnung (9; 19) gemeinsam in eine bautechnische Einheit (13; 23) integriert sind.
2. Bremse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die bautechnische Einheit (13; 23) einen einstückigen Träger (4; 14) aufweist, der sowohl die Erregerspule (5) als auch die Schaltungsanordnung (9; 19) trägt.
3. Bremse nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger (4) ein Gehäuse, vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Grauguß oder Aluminium-Druckguß, der bautechnischen Einheit (13) umfaßt .
4. Bremse nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger (14) aus Kunststoff gefertigt ist.
5. Bremse nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der thermische Übergangswiderstand (R95) zwischen der Schaltungsanordnung (9; 19) und der Erregerspule (5) sowohl wesentlich größer als der thermische Übergangswiderstand (R94) zwischen der Schaltungsanordnung (9; 19) und dem Träger (4; 14) als auch wesentlich größer als der thermische Übergangswiderstand (R54) zwischen der Erregerspule (5) und dem Träger (4; 14) ist.
6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erregerspule (5) und die Schaltungsanordnung (9; 19) mit Kunststoff (7; 14) zu einem Block vergossen und/oder mit Kunststoff umspritzt sind.
7. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer elektrischen Verbindung (25) zum Anschluß der Schaltungsanordnung an eine Stromquelle, insbesondere an ein Wechselstromnetz, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindung (25) derart ausgebildet ist, daß ein niedriger thermischer Übergangswiderstand (R910) zwischen der
Schaltungsanordnung (9; 19) und einer Stromanschlußleitung (10) herstellbar ist.
8. Bremse nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindung (25) eine Wärmekontaktfläche zur Herstellung des niedrigen thermischen Übergangswiderstands (R910) aufweist, die größer als eine Querschnittsfläche der Schaltungsanordnung ist, wobei die Schaltungsanordnung in geringem Abstand entlang der Wärmekontaktfläche angeordnet ist.
9. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der thermische Übergangswiderstand (R95) zwischen der Schaltungsanordnung (9; 19) und der Erregerspule (5) wesentlich größer als der thermische Übergangswiderstand (R5U) zwischen der Erregerspule (5) und der Umgebung der bautechnischen Einheit (13; 23) ist.
10. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltungsanordnung (19) mit einer Kühlplatte (16), vorzugsweise aus Aluminium, zur Ableitung von Wärme verbunden ist .
11. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der Erregerspule (5) und der Schaltungsanordnung (9; 19) eine Wärmesperre (8; 18) angeordnet ist.
12. Bremse nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmesperre ( 8 ) aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus keramischem Material, besteht .
13. Bremse nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Materialverbindung (18) zwischen der Erregerspule (5) und der Schaltungsanordnung (19) derart ausgebildet ist, daß aufgrund ihrer Abmessungen eine Wärmesperre bewirkt ist, insbesondere, daß die Materialverbindung (18) brückenartig ist.
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