WO2006087017A1 - Elektromagnetische bremse mit einem permanentmagneten - Google Patents

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WO2006087017A1
WO2006087017A1 PCT/EP2005/009256 EP2005009256W WO2006087017A1 WO 2006087017 A1 WO2006087017 A1 WO 2006087017A1 EP 2005009256 W EP2005009256 W EP 2005009256W WO 2006087017 A1 WO2006087017 A1 WO 2006087017A1
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permanent magnet
brake
brake according
armature
outer ring
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PCT/EP2005/009256
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Jürgen BERNDT
Erwin Messner
Dirk BÖTTCHER
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Kendrion Binder Magnete Gmbh
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    • 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
    • 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
    • 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
    • F16D2129/00—Type of operation source for auxiliary mechanisms
    • F16D2129/06—Electric or magnetic
    • F16D2129/065—Permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic brake for a particular electric drive, comprising at least one brake body having at least one permanent magnet, at least one electromagnet with an electromagnetic exciter coil, an outer pole formed as an outer ring and an inner pole designed as an inner pole, wherein the brake body rotatably in particular with the Stand of a preferably electric drive - directly or indirectly - is connected, and with an armature disc, which is rotatably connected directly or indirectly with the rotatable shaft of the drive, wherein the armature disc with the outer pole and with the inner pole and the permanent magnet via a Air gap forms a magnetic circuit and wherein the armature disc is attracted by the magnetic force of the permanent magnet against the force of a spring to the brake body and the electromagnet with energized exciter coil, the permanent magnetic field of the permanent magnet n compensated, neutralized, displaced or deflected at least to the extent that the armature disk can be lifted or lifted off from the brake body by means of spring force.
  • Such electromagnetic brakes are widely known and are mainly used for electric drives, where they can be thought of as holding brakes in servomotors.
  • the electromagnetic brake must be able to hold the drive in an electrically tension-free state with play or clearance and without rest moment, and to decelerate the drive in an emergency from a certain speed at a certain moment of inertia.
  • a braking torque can be generated, which varies as little as possible during the life of the brake.
  • annular disk-shaped, axially acting permanent magnet whose magnetic field exits or enters perpendicularly in the direction of the armature disk in the region of the inner pole and the outer pole. This results in normal magnetic attraction forces in the region of the inner pole and the outer pole on the armature disk.
  • the electromagnet acts on the magnetic circuit consisting of brake body and armature disk via a current flowing in the exciter coil. When the electrical exciter coil is de-energized, there is no air gap. When current is fed in, the field of the permanent magnet in the region of the poles and of the armature is released by the electromagnet and the return spring formed, for example, as a leaf spring pulls the armature disk away from the poles.
  • Such a permanent magnet brakes have a fundamental disadvantage that after opening the brake with further increase of the current in the excitation coil above a certain value addition (“Wiederanzugsstrom”) of the electromagnet overcompensated the field of the permanent magnet in the poles significantly and it to an unwanted re-suit of The resulting region of the excitation current, in which the brake is opened or remains open (“vent”) should be as large as possible, so that the brake can be safely used in a wide tolerance range of excitation voltage and ambient temperature.
  • the electromagnetic system should be used Brake with its cross section does not exceed the cross section of the drive, but if necessary, the brake should even be integrated into the motor housing.
  • the braking torque is limited, because for enlargement, the radial extent of the annular disk-shaped permanent magnet would have to be increased, which is generally not possible due to the available installation space.
  • the initially defined electromagnetic brake is characterized in that the radial cross-sectional dimension of the permanent magnet generating the braking force between its inner diameter and outer diameter is smaller than its axial dimension and that the spatial arrangement of the permanent magnet in the axial direction between the Anchor plate and the excitation coil is provided.
  • a permanent magnet the radial annular cross section is smaller than its axial extent, which can be increased practically arbitrarily to increase the magnetic force, that is, the extension of the permanent magnet can be increased in the axial direction, without the cross-sectional or diameter dimension of To increase the brake.
  • the permanent magnet is arranged to save space between the inner pole and outer pole.
  • a narrower utilization of a geometrically predetermined outer diameter or outer diameter a significantly increased torque compared to a known electromagnetic brake can be achieved with a ring-shaped permanent magnet.
  • Particularly advantageous and expedient here is the spatial arrangement of the permanent magnet in the axial direction between the armature disk and the excitation coil, because thereby the magnetic flux can extend over the shortest possible path over the poles through the armature and thus is favored over the field of the electromagnet. This leads to a higher recoil current of the exciter coil and to a large air window of the excitation current, whereby an improvement in the temperature behavior of the brake is made possible.
  • the permanent magnet may be sleeve-shaped or cuff-shaped.
  • the permanent magnet is arranged in the radially outer region of the exciter coil or its housing.
  • the inventive short distance between the two poles has the advantage that the possibly occurring by different strong effect of the individual poles and their supporting components Bremsmoment- or torque fluctuations are as low as possible.
  • the permanent magnet can be sleeve-shaped between the outer ring and inner ring of the brake body and radially magnetized and the outer pole and the inner pole can be arranged in particular in a plane.
  • This radial arrangement of the permanent magnet and the axially equal height arrangement of the inner ring and the outer ring result in a significantly increased, for example, twice the torque due to an increased or enlarged magnetic surface and a uniform from the beginning wearing both poles. Since a uniform and complete friction surface is available over both poles, the brake according to the invention allows a largely constant torque over its service life.
  • the clear distance between the two located in the radial direction on both sides of the permanent magnet, formed by the outer ring and the inner ring poles can at least the radial cross-sectional thickness of the permanent magnet accordingly.
  • the torque and power density is optimally optimized because this distance between the two poles is relatively small, so the two effective poles can be very close to each other.
  • the effectiveness of the permanent magnet can be exploited accordingly well.
  • the close arrangement of the two poles and the permanent magnet increase the magnetic attraction force for the armature disk and thus also the braking torque.
  • this minimum distance of Pole is increased relative to the radial thickness of the permanent magnet, so that there is a free space between the end face of the permanent magnet and in this enlarged distance between the two poles.
  • This clearance can be optimized according to the requirements of the magnetic flux and has the additional advantage of being able to absorb any resulting abrasion.
  • a modified embodiment may provide that the spacing of the poles is closed or filled by nonmagnetic material. This can prevent that any abrasion within the brake system remains.
  • the axial dimension of the permanent magnet can exceed its radial cross-sectional thickness, ie the difference between its inner diameter and its outer diameter, several times.
  • a "permanent magnet sleeve" of relatively large axial dimension can be provided, which at the same time requires little space in the radial direction between outer ring and inner ring or outer pole and inner pole, so that outer ring and inner ring can form correspondingly large pole faces without a larger radial Dimension of the brake effect.
  • At least one tension spring, a compression spring and / or a prestressed and riveted or screwed segment spring can be provided for generating the axial restoring force on the armature disk, in particular a plurality of tension springs or segment springs arranged on the circumference of the armature disk arranged concentrically to the shaft , which is arranged in one of the armature disk in the axial direction with respect to their axial adjustability limiting flange / on the side facing away from the permanent magnet side of the armature disk relative to the shaft radially tall.
  • the flange thus also forms the stop for the armature disk when it is retracted by the return springs from the braking surface or from the inner pole and the outer pole, because the electromagnet is energized.
  • the flange containing the tension springs or acting as such segment springs connected to a rotatably connected to the shaft of the drive sleeve in particular be integrally connected and the armature disc may rotatably on the outside of this sleeve, but axially arranged to be adjustable around the air gap.
  • the sleeve or sleeve-shaped permanent magnet can be fixed between outer ring and inner ring, characterized in that the outer ring is connected by interposition of the permanent magnet with the inner ring by shrinking.
  • the inventive radial arrangement of the permanent magnet between the inner ring or inner brake body and outer ring or brake outer body and the armature disc can thus be fixed and realized by the cold inner ring with the still nonmagnetic radially acting permanent magnet pre-assembled and then heated to 200 degrees Celsius, for example Inserted outer ring or this outer ring is pushed over the permanent magnet.
  • the permanent magnet consists of individual circumferentially juxtaposed segments. This is especially true when fastening by shrinking takes place, so that the individual segments can not lose their exact position relative to each other.
  • a modification of the brake according to the invention can provide that the brake body has a brake pad.
  • the brake can also be used as a so-called work brake.
  • an electromagnetic brake in which the frictional force in the region of the inner pole and the outer pole is evenly distributed, so that the recoverable torque or the recoverable braking force from the beginning of the desired size may have, which can be amplified or greatly amplified by the radially arranged or sleeve-shaped permanent magnet depending on its axial dimension.
  • this radial or sleeve-shaped arrangement and design of the permanent magnet allows a modified and improved interface, for example, to the motor bearing plate on which the brake can be screwed without distortion. Due to the higher magnetic force of the sleeve-shaped permanent magnet, which may be correspondingly increased in the axial direction, although a higher electrical power to the excitation coil of the electromagnet or is required, but it has been shown that this electrical power of the coil relative to the increase of the rotary or braking torque falls compared to conventional solutions.
  • a further particularly advantageous embodiment of the invention can provide that on the side facing away from the first permanent magnet and the armature disc in the axial direction of the exciter coil second permanent magnet between the outer ring and inner ring is arranged whose radial cross-sectional dimension or cross-sectional thickness is smaller than its axial dimension , And that on the end of the exciting coil facing away from the end of this second permanent magnet, a second armature disc is provided which acts on the same shaft as the first armature disc.
  • both sides represent independent and thus redundant braking systems.
  • the release of the brake is only simply present, but this is sufficient because the failure of the excitation of the excitation coil of the safe braking state - redundant - is maintained.
  • a structurally expedient arrangement results when the outer ring projects beyond the excitation coil after two opposing sides in the axial direction and surrounds the first permanent magnet and the second permanent magnet on the outside and when the inside of the second permanent magnet bears against a second inner ring, so that the outer pole of the second permanent magnet are formed by the axially elongated outer ring and the inner pole by the second inner ring.
  • both sides of this double brake are about the same.
  • the second permanent magnet can have the same diameter and the same cross-sectional thickness as the first permanent magnet and are aligned with the first permanent magnet. This results in matching diameter ratios on both sides of this double brake.
  • the axial dimension of the second permanent magnet may correspond to that of the first permanent magnet.
  • both permanent magnets and their attachments and the parts cooperating with them in particular the armature discs and / or the springs mirror-symmetrically arranged to the common electromagnet or its excitation coil and be formed otherwise coincident. It follows that even with this double brake for the two halves, the features and measures already described above for a simple brake apply or may be present.
  • An embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to the drawing. It shows in partly schematized representation:
  • Fig. 1 is a longitudinal section of an electromagnetic brake according to the invention with an outer pole formed as an outer pole and an inner pole designed as an inner pole, between which a sleeve-shaped permanent magnet is arranged, whose radial cross-sectional thickness is considerably smaller than the axial dimension, said sleeve-shaped permanent magnet seen in the axial direction between the armature disk and the exciting coil of the brake is arranged, as well
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of an electromagnetic brake according to the invention, in which sleeve-shaped permanent magnets and armature discs are arranged on each side of the electromagnet or exciter coil approximately mirror-symmetrically, so that a double brake acting on a common shaft is formed.
  • a designated as a whole by 1 electromagnetic brake is intended for an electric drive, not shown, and has a brake body 3, which has a permanent magnet 4, at least one electromagnet 5 with an electric comprises a magnetic field excitation coil 6, an outer pole designed as an outer ring 7 and an inner pole 8 designed as an inner pole. It can be seen in Fig. 1, the connected from above with the exciter coil 6 strand or a plug. 9
  • the Bremsenkprper 3 is rotatably connected in the use position, for example in a known manner on the bearing plate with the stator or housing of the electric drive.
  • FIG. 1 belongs to this electric brake 1, an armature plate 12 which is rotatably connected to the rotatable shaft of the drive indirectly, namely via a sleeve 14 to be described and a flange 15 disposed thereon, wherein the armature disk 12 with the outer pole 7 and with the inner pole 8 and the permanent magnet 4 via a non-recognizable in the drawings air gap forms a magnetic circuit and wherein the armature disk 12 by the magnetic force of the permanent magnet 4 against the force of springs 16 also to be described to the brake body 3 and the latter Outer ring 7 and inner ring 8 is frontally attractable. If the excitation coil 6 of the electromagnet 5 is not energized, so the braking force is effective.
  • the permanent magnetic field of the permanent magnet 4 can be compensated, neutralized, displaced or deflected so far that the armature disc 12 by spring force of the springs 16 of the brake body 3 and the end faces of the outer ring 7 and the inner ring 8 can be lifted or lifted. If the power fails, so the brake 1 is closed.
  • the radial cross-sectional dimension or cross-sectional thickness d of the permanent magnet 4 that is, the dimension between its inner diameter and its outer diameter. knife, smaller than its axial dimension. It can be seen clearly in FIG. 1 that this radial cross-sectional dimension or cross-sectional thickness d is small relative to the axial length of the permanent magnet 4, ie the permanent magnet 4 can be selected to be enlarged in the axial direction without the circumference or cross section or diameter of the brake 1 becomes larger, so that the magnetic force without such a cross-sectional enlargement can be increased. In this case, the axial dimension of the permanent magnet 4 exceeds its radial cross-sectional thickness d several times and indeed in the exemplary embodiment about three times or four times, but also a smaller or larger relation of these dimensions depending on the desired magnetic force can be selected.
  • the permanent magnet 4 is thus sleeve-shaped between the outer ring 7 and inner ring 8 of the brake body 3 and radially magnetized to form about the outer ring 7 and the inner ring 8 with the AnkerScheibe 12 a magnetic circuit, wherein for the accommodation of the permanent magnet 4, the spatial extent of inner ring 7 and outer ring 8 can be exploited to the effect that the permanent magnet 4 may be located within the space required by them.
  • leaf spring-shaped segment springs 16 are prestressed and riveted to the flange 15 and provided concentrically on the circumference to the shaft or armature disk 12, so that the flange 15 has an additional function by " receiving " these segment springs 16.
  • this flange 15 limits the axial movement of the armature disk 12 away from the brake body 3 and stands on the side facing away from the permanent magnet 4 side of the armature disk 12 relative to the shaft or sleeve 14 radially high.
  • tension springs 16 and acting as such segment springs containing flange 15 is integrally connected to the shaft in use position sleeve 14 and the armature disk 12 on the outside of this sleeve 14 rotatably, but axially order
  • the air gap is arranged adjustable. This results in a total of a compact brake 1, which can be preassembled, to then be connected to the shaft and the drive.
  • the sleeve or cuff-shaped permanent magnet 4 with its inner and its outer surface parallel to each other, respectively contacts the inner ring 8 and the outer ring 7 and thus is fixed between outer ring 7 and inner ring 8 can that the outer ring 7 may be connected by interposition of the permanent magnet 4 with the inner ring 8 by shrinking.
  • the inner ring 8 can be provided with the sleeve-shaped permanent magnet 4 and thereafter the outer ring 7 heated, for example, at 200 ° C., or the inner ring 8 with the permanent magnet 4 inserted or pushed into this heated outer ring 7, after which the three parts - if the Outer ring 7 is cooled - are firmly connected and there is no need additional fastening measures.
  • the permanent magnet 4 can also consist of individual segments arranged side by side in the circumferential direction.
  • the brake body 3 may have a brake pad, while in the embodiment at this point a gap is released.
  • This gap could be filled with a brake pad when the braking surface at- For example, to be used as a work brake or dynamic brake.
  • the brake lining between the outer ring 7 and the inner ring 8 can be flush with the end faces of the outer ring 7 and the inner ring 8 facing the armature disk 12.
  • FIG. 1 shows that the spatial arrangement of the permanent magnet 4 is provided in the axial direction between the armature disk 12 and the exciter coil 6. At the same time it can be seen that this sleeve-shaped or composed of segments permanent magnet 4 is arranged in the radially outer region of the field coil 6 or its housing, that has a maximum diameter.
  • the brake 1 shown in FIG. 2 is designed as a double brake.
  • the radial cross-sectional dimension or cross-sectional thickness d is also smaller than its axial dimension.
  • a second armature disc 121 which acts on the same shaft as the first armature disc 12.
  • the second permanent magnet 41 has the same diameter and the same cross-sectional thickness d as the first permanent magnet 4 and is aligned with this first permanent magnet 4, as can be clearly seen in Fig. 2.
  • the axial dimension of the second permanent magnet 41 corresponds to that of the first permanent magnet 4.
  • the magnetic field with the brake is open, so energized excitation coil 6 by arrows Pf. 2 indicated.
  • the permanent magnet fields of the permanent magnets are compensated, neutralized, displaced or deflected to such an extent that the armature discs 12 and 121 are lifted by spring force from the brake bodies 3 arranged on both sides.
  • both permanent magnets 4 and 41 and their attachments and the parts interacting with them are arranged mirror-symmetrically to the common electromagnet 5 or to its field coil 6 and otherwise formed in accordance with.
  • This results in equality of both sides of this double brake making it suitable for applications with increased safety requirements, for example, for passenger and goods lifts, since both sides or halves represent independent and therefore redundant braking systems.
  • the release of this double brake according to the hint in the lower half of Fig. 2 is only available in a simple manner, but this is sufficient because the safe braking state is maintained redundant in case of failure of the excitation.
  • the electromagnetic brake 1 for a particularly electric drive has a brake body 3 which comprises a sleeve-shaped permanent magnet 4, an electromagnet 5 provided with an exciter coil 6, an outer ring 7 formed as an outer pole and an inner ring 8 designed as an inner pole rotatably connected to a shaft anchor plate 12 with the permanent magnet 4 via an air gap forms a magnetic circuit and by the magnetic force of the permanent magnet 4 against the force of return springs 16 to the brake body 3 and the end faces of the outer ring 7 and the inner ring 8 can be tightened.
  • the permanent magnetic field of the permanent magnet 4 is compensated, neutralized, displaced or deflected so far that the armature disc 12 by means of spring force from the brake body 3 can be lifted or lifted and thereby the brake 1 is released.
  • the radial cross-sectional dimension or cross-sectional thickness d of the permanent magnet 4, ie the difference between its inner diameter and its outer diameter, is smaller, in particular considerably smaller, than its axial dimension and the spatial arrangement of the permanent magnet 4 is - as seen in the axial direction - between the armature disk 12 and the excitation coil 6 and thereby provided in the radially outer region of the exciter coil 6 or its housing.
  • the brake 1 can also be embodied as a double brake in that an approximately sleeve-shaped or sleeve-shaped permanent magnet 4 and a cooperating armature disc 12 and the other required parts of such a brake are preferably arranged mirror-symmetrically on either side of the exciter coil 6.

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Abstract

Eine elektromagnetische Bremse (1) für einen insbesondere elektrischen Antrieb weist einen Bremsenkörper (3) auf, der einen hülsenförmig ausgebildeten Permanentmagneten (4), einen mit einer Erregerspule (6) versehenen Elektromagneten (5), einen als Aussenpol ausgebildet Aussenring (7) und einen als Innenpol ausgebildeten Innenring (8) umfasst, wobei eine drehfest mit einer Welle verbundene Ankerscheibe (12) durch die Magnetkraft des Permanentmagneten (4) gegen die Kraft von Rückstellfedern (16) an den Bremsenkörper (3) beziehungsweise die Stirnflächen des Aussenrings (7) und des Innenrings (8) anziehbar ist. Bei bestromter Erregerspule (6) wird das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten (4) soweit kompensiert, dass die Ankerscheibe (12) mittels Federkraft von dem Bremsenkörper (3) abhebbar und dadurch die Bremse (1) gelüftet ist. Die radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdicke d des Permanentmagneten (4) ist dabei kleiner als seine axiale Abmessung und die räumliche Anordnung des Permanentmagneten (4) ist - in axialer Richtung gesehen - zwischen der Ankerscheibe (12) und der Erregerspule (6) und dabei im radial äusseren Bereich der Erregerspule (6) oder ihres Gehäuses vorgesehen.

Description

Elektromagnetische Bremse mit einem Permanentmagneten
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Bremse für einen insbesondere elektrischen Antrieb, mit wenigstens einem Bremsenkörper, der wenigstens einen Permanentmagneten, wenigstens einen Elektromagneten mit einer elektromagnetischen Erregerspule, einen als Außenring ausgebildeten Außenpol und einen als Innenring ausgebildeten Innenpol aufweist, wobei der Bremsenkörper drehfest insbesondere mit dem Ständer eines vorzugsweise elektrischen Antriebs - direkt oder indirekt - verbunden ist, sowie mit einer Ankerscheibe, die mit der drehbaren Welle des Antriebs - direkt oder indirekt - drehfest verbunden ist, wobei die Ankerscheibe mit dem Außenpol und mit dem Innenpol sowie mit dem Permanentmagneten über einen Luftspalt einen magnetischen Kreis bildet und wobei die Ankerscheibe durch die Mag- netkraft des Permanentmagneten gegen die Kraft einer Feder an den Bremsenkörper anziehbar ist und der Elektromagnet bei bestromter Erregerspule das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten zumindest soweit kompensiert, neutralisiert, verdrängt oder umlenkt, dass die Ankerscheibe mittels Federkraft von dem Bremskörper abhebbar oder abgehoben ist.
Derartige elektromagnetische Bremsen sind vielfach bekannt und werden vor allem für elektrische Antriebe verwendet, wo sie als Haltebremsen in Servomotoren gedacht sein können. Die elektro- magnetische Bremse muss im Stande sein, den Antrieb im elektrisch spannungsfreien Zustand spielbehaftet oder spielfrei und restmomentfrei festzuhalten, sowie den Antrieb im Notfall aus einer gewissen Drehzahl bei einem gewissen Trägheitsmoment abzubremsen. Mit Hilfe einer derartigen elektromagnetischen Bremse, die auch als Permanentmagnetbremse bezeichnet wird, soll ein Bremsmoment erzeugt werden können, das während der Lebensdauer der Bremse so wenig wie möglich schwankt.
Dazu ist es bisher bekannt, einen ringscheibenförmigen, axial wirkenden Permanentmagneten vorzusehen, dessen Magnetfeld im Bereich des Innenpols und des Außenpols senkrecht in Richtung der Ankerscheibe austritt beziehungsweise eintritt. Dadurch entstehen normale magnetische Anziehungskräfte im Bereich des Innenpols und des Außenpols auf die Ankerscheibe. Über einen in der Erregerspule fließenden Strom wirkt der Elektromagnet auf den magnetischen Kreis aus Bremskörper und Ankerscheibe ein. In stromlosem Zustand der elektrischen Erregerspule ist kein Luftspalt vorhanden. Wird Strom eingespeist, wird das Feld des Per- manentmagneten im Bereich der Pole und des Ankers durch den Elektromagneten aufgehoben und die zum Beispiel als Blattfeder ausgebildete Rückstellfeder zieht die Ankerscheibe von den Polen weg.
Derartige Permanentmagnetbremsen haben einen grundsätzlichen Nachteil, dass nämlich nach dem Öffnen der Bremse bei weiterer Erhöhung des Stroms in der Erregerspule über einen bestimmten Wert hinaus („Wiederanzugsstrom") der Elektromagnet das Feld des Permanentmagneten in den Polen deutlich überkompensiert und es zu einem unerwünschten Wiederanzug der Ankerscheibe an den Bremsenkörper kommt. Der hieraus resultierende Bereich des Erregerstroms, in welchem die Bremse geöffnet wird beziehungsweise geöffnet bleibt („Lüftfenster") sollte möglichst groß sein, damit die Bremse in einem weiten Toleranzbereich von Er- regerspannung und Umgebungstemperatur sicher eingesetzt werden kann.
Aufgrund der Einbausituation soll dabei die elektromagnetische Bremse mit ihrem Querschnitt den Querschnitt des Antriebs nicht übertreffen, sondern gegebenenfalls soll die Bremse sogar in das Motorgehäuse integrierbar sein. Dadurch und durch die scheibenförmige Ausbildung des Permanentmagneten ist das Brems- moment begrenzt, denn zur Vergrößerung müsste die radiale Ausdehnung des ringscheibenförmigen Permanentmagneten vergrößert werden, was in aller Regel durch den zur Verfügung stehenden Einbauraum nicht möglich ist.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine elektromagnetische Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die praktisch ohne Vergrößerung ihres Querschnitts oder Durchmessers oder gegebenenfalls sogar bei verkleinertem Durchmesser oder Querschnitt ein höheres Drehmoment oder Bremsmoment möglichst über die gesamte Lebensdauer der Bremse ergibt, wobei ein möglichst großes Lüftfenster des Erregerstroms ermöglicht werden soll.
Zur Lösung dieser scheinbar widersprüchlichen Aufgabe ist die eingangs definierte elektromagnetische Bremse dadurch gekenn- zeichnet, dass die radiale Querschnittsabmessung des die Bremskraft erzeugenden Permanentmagneten zwischen seinem Innendurchmesser und seinem Außendurchmesser kleiner als seine axiale Abmessung ist und dass die räumliche Anordnung des Permanentmagneten in axialer Richtung zwischen der Ankerscheibe und der Er- regerspule vorgesehen ist.
Auf diese Weise ergibt sich ein Permanentmagnet, dessen radialer Ringquerschnitt kleiner als seine axiale Ausdehnung ist, die demgemäß zur Erhöhung der Magnetkraft praktisch beliebig vergrößert werden kann, dass heißt die Ausdehnung des Permanentmagneten kann in axialer Richtung gesteigert werden, ohne die Querschnitts- oder Durchmesserabmessung der Bremse zu vergrößern. Allenfalls ergibt sich eine axiale Verlängerung der Bremse, was jedoch auch vermieden werden kann, wenn der Permanentmagnet platzsparend zwischen Innenpol und Außenpol angeordnet wird. Praktisch kann unter engster Ausnutzung eines geometrisch vorbestimmten Außenabmessers oder Außendurchmessers ein deutlich erhöhtes Drehmoment gegenüber einer bekannten elektromagnetischen Bremse mit einem ringscheibenförmigen Permanentmagneten erreicht werden. Besonders vorteilhaft und zweckmäßig ist dabei die räumliche Anordnung des Permanentmagneten in axialer Richtung zwischen der Ankerscheibe und der Erregerspule, weil dadurch der Magnetfluss auf kürzest möglichem Weg über die Pole durch den Anker verlaufen kann und somit gegenüber dem Feld des Elektromagneten begünstigt wird. Dies führt zu einem höheren Wiederanzugsstrom der Erregerspule und zu einem großen Lüftfenster des Erregerstromes, wodurch auch eine Verbesserung im Temperaturverhalten der Bremse ermöglicht wird.
Der Permanentmagnet kann hülsenförmig oder manschettenförmig ausgebildet sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Permanentmagnet im radial äußeren Bereich der Erregerspule oder ihres Gehäuses angeordnet ist. Je größer der Radius des Permanentmagneten ist, umso größer ist dann auch dieser Permanentmagnet selbst. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch diese Anordnung des Permanent- magneten im äußeren Umfangsbereich der Erregerspule oder des Gehäuses der Erregerspule auch die durch den Außenring und durch den Innenring gebildeten Pole in einem entsprechend großen radialen Abstand zur Mittelachse der Bremse zu liegen kommen und dadurch einen größtmöglichen Reibradius haben, also ein entsprechend großes Drehmoment als Bremsmoment erzeugen können. Dabei hat der erfindungsgemäße geringe Abstand der beiden Pole den Vorteil, dass die eventuell durch unterschiedlich starke Wirkung der einzelnen Pole und ihrer Traganteile auftretenden Bremsmoment- oder Drehmomentschwankungen möglichst gering sind. Diese besonderen Vorteile werden dabei durch die erfindungsgemäße Anordnung des insbesondere hülsenförmigen oder manschet- tenförmigen Permanentmagneten in axialer Richtung zwischen der Ankerscheibe und der Erregerspule begünstigt.
Der Permanentmagnet kann hülsenförmig zwischen Außenring und Innenring des Bremskörpers angeordnet und radial magnetisiert sein und der Außenpol sowie der Innenpol können insbesondere in einer Ebene angeordnet sein. Diese radiale Anordnung des Permanentmagneten und die axial gleichhohe Anordnung des Innenrings und des Außenrings ergeben aufgrund einer erhöhten oder vergrößerten Magnetfläche und einem von Beginn an gleichmäßigen Tragen beider Pole ein deutlich erhöhtes, beispielsweise doppeltes Drehmoment. Da über beide Pole eine gleichmäßige und vollständige Reibfläche zur Verfügung steht, erlaubt die erfindungsgemäße Bremse über ihre Lebensdauer ein weitgehend konstantes Drehmoment .
Der lichte Abstand der beiden in radialer Richtung beidseits des Permanentmagneten befindlichen, durch den Außenring und den Innenring gebildeten Pole kann wenigstens der radialen Querschnittsdicke des Permanentmagneten entsprechend. Dadurch wird die Momenten- und Leistungsdichte bestmöglich optimiert, weil dieser Abstand zwischen den beiden Polen relativ klein ist, also die beiden wirksamen Pole sehr nah beieinander liegen können. Auch kann dadurch die Wirksamkeit des Permanentmagneten entsprechend gut ausgenutzt werden. Die enge Anordnung der beiden Pole und des Permanentmagneten erhöhen die magnetische An- ziehungskraft für die Ankerscheibe und somit auch das Bremsmoment .
Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn dieser Mindestabstand der Pole gegenüber der radialen Dicke des Permanentmagneten vergrößert ist, so dass sich zwischen der Stirnseite des Permanentmagneten und in diesem vergrößerten Abstand der beiden Pole zueinander ein Freiraum ergibt. Dieser Freiraum kann entsprechend den Anforderungen an den magnetischen Fluss optimiert sein und hat den zusätzlichen Vorteil, eventuell anfallenden Abrieb aufnehmen zu können .
Eine abgewandelte Ausführungsform kann vorsehen, dass der Ab- stand der Pole durch nichtmagnetischen Werkstoff verschlossen oder ausgefüllt ist. Dadurch kann verhindert werden, dass eventueller Abrieb innerhalb des Bremssystems verbleibt.
Die axiale Abmessung des Permanentmagneten kann seine radiale Querschnittsdicke, also die Differenz zwischen seinem Innendurchmesser und seinem Außendurchmesser, mehrfach übertreffen. Es kann also eine „Permanentmagnet-Hülse" relativ großer axialer Abmessung vorgesehen werden, die gleichzeitig in radialer Richtung zwischen Außenring und Innenring beziehungsweise Au- ßenpol und Innenpol wenig Platz benötigt, so dass Außenring und Innenring entsprechend große Polflächen bilden können, ohne eine größere radiale Abmessung der Bremse zu bewirken.
Zur Erzeugung der auf die Ankerscheibe wirkenden Federkraft können wenigstens eine Zugfeder, eine Druckfeder und/oder eine vorgespannte und vernietete oder verschraubte Segmentfeder zur Erzeugung der axialen Rückstellkraft auf die Ankerscheibe, insbesondere mehrere am Umfang der konzentrisch zur Welle angeordneten Ankerscheibe angeordnete Zugfedern oder Segmentfedern vorgesehen sein, die in einem der Ankerscheibe in axialer Richtung bezüglich ihrer axialen Verstellbarkeit begrenzenden Flansch angeordnet ist/sind, der auf der dem Permanentmagneten abgewandten Seite der Ankerscheibe gegenüber der Welle radial hochsteht. Der Flansch bildet also gleichzeitig den Anschlag für die Ankerscheibe, wenn diese durch die Rückstellfedern von der Bremsfläche beziehungsweise von dem Innenpol und dem Außenpol zurückgezogen ist, weil der Elektromagnet bestromt ist.
Dabei kann der die Zugfedern oder als solche wirkenden Segmentfedern enthaltende Flansch mit einer mit der Welle des Antriebs drehfest verbundenen Hülse verbunden, insbesondere einstückig verbunden sein und die Ankerscheibe kann auf der Außenseite dieser Hülse drehfest, aber axial um den Luftspalt verstellbar angeordnet sein.
Der hülsen- oder manschettenförmige Permanentmagnet kann zwischen Außenring und Innenring dadurch fixiert sein, dass der Außenring unter Zwischenlage des Permanentmagneten mit dem Innenring durch Schrumpfen verbunden ist. Die erfindungsgemäße radiale Anordnung des Permanentmagneten zwischen Innenring oder Bremsinnenkörper und Außenring oder Bremsaußenkörper und auch der Ankerscheibe kann also dadurch fixiert und realisiert wer- den, dass der kalte Innenring mit dem noch unmagnetischen radial wirkenden Dauermagneten vormoniert und dann in den auf beispielsweise 200 Grad Celsius erwärmten Außenring gesteckt beziehungsweise dieser Außenring über den Permanentmagneten geschoben wird. Nach Abkühlung des Außenrings sind dann dieser, der Permanentmagnet und der Innenring fest miteinander verbunden, wobei gleichzeitig ein geringster Luftspalt zwischen Außenring und Innenring sowie Permanentmagnet sichergestellt werden kann. Es entsteht eine kostengünstige, dauerfeste Verbindung.
Dabei ist es möglich, dass der Permanentmagnet aus einzelnen in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Segmenten besteht. Dies gilt vor allem dann, wenn die Befestigung durch Schrumpfen erfolgt, so dass die einzelnen Segmente dadurch ihre genauere Lage relativ zueinander nicht mehr verlieren können.
Eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Bremse kann vorsehen, dass der Bremsenkörper einen Bremsbelag aufweist. Dadurch kann die Bremse auch als sogenannte Arbeitsbremse eingesetzt werden.
Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine elektromag- netische Bremse, bei welcher die Reibkraft im Bereich des Innenpols und des Außenpols gleichmäßig verteilt wird, so dass das erzielbare Drehmoment beziehungsweise die erzielbare Bremskraft von Anfang an die angestrebte Größe haben kann, was durch den radial angeordneten oder hülsenförmigen Permanentmagneten je nach dessen axialer Abmessung verstärkt oder erheblich verstärkt werden kann.
Dabei erlaubt diese radiale oder hülsenförmige Anordnung und Ausbildung des Permanentmagneten eine geänderte und verbesserte Schnittstelle beispielsweise zum Motorlagerschild, an welchem die Bremse verspannungsfrei angeschraubt werden kann. Aufgrund der höheren Magnetkraft des hülsenförmig ausgebildeten Permanentmagneten, der in axialer Richtung entsprechend vergrößert sein kann, wird zwar eine höhere elektrische Leistung an der Erregerspule des oder der Elektromagneten benötigt, jedoch hat sich gezeigt, dass diese elektrische Leistung der Spule relativ zum Anstieg des Dreh- oder Bremsmoments gegenüber konventionellen Lösungen sinkt. In vorteilhafter Weise ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Bremse bei gegenüber bekannten Bremsen gleichen Drehmoments die Baugröße zu vermindern oder bei gleichbleibende Baugröße eine höhere Bremskraft zu erzielen, so dass die erfindungsgemäße Bremse auch einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil hat. Eine weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass auf der dem ersten Permanentmagneten und der Ankerscheibe in axialer Richtung abgewandten Seite der Er- regerspule ein zweiter Permanentmagnet zwischen Außenring und Innenring angeordnet ist, dessen radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdicke insbesondere kleiner als seine axiale Abmessung ist, und dass an dem der Erregerspule abgewandten stirnseitigen Ende dieses zweiten Permanentmagneten eine zweite Ankerscheibe vorgesehen ist, die auf die selbe Welle wie die erste Ankerscheibe wirkt.
Es ergibt sich durch diese Merkmale also eine Doppelbremse, bei welcher auf beiden Seiten der Erregerspule Permanentmagnete und Ankerscheiben angeordnet sind, wobei auch auf der zweiten Seite der Permanentmagnet zwischen Erregerspule und Ankerscheibe angeordnet ist. Bei einer derartige Doppelbremse braucht nur eine einzige Erregerspule vorhanden zu sein. Auch dabei sind die Magnete in radialer Richtung magnetisiert , aber auf den beiden entgegengesetzten Seiten der Erregerspule jeweils in umgekehrter Richtung. Eine derartige Anordnung ergibt ein weiter vergrößertes Bremsmoment bei zwar etwas vergrößertem Kupfervolumen aber nur einem einzigen elektrischen Anschluss. Im Vergleich zur Verwendung von zwei Bremsen, die auf einer gemeinsamen Welle arbeiten, ergibt sich eine Einsparung an Bauteilen und Baulänge. Insbesondere bei Gleichheit beider Seiten oder Hälften ergibt sich eine Bremse für Anwendungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen, zum Beispiel für Personen- und Lastenaufzüge, da beide Seiten voneinander unabhängige und damit redundante Bremssysteme darstellen. Das Lüften der Bremse ist hingegen nur einfach vorhanden, was aber ausreicht, da beim Ausfall der Erregung der Erregerspule der sichere Bremszustand - redundant - erhalten bleibt. Eine konstruktiv zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn der Außenring die Erregerspule nach zwei einander entgegengesetzten Seiten in axialer Richtung überragt und den ersten Permanent- magneten und den zweiten Permanentmagneten außenseitig umschließt und wenn die Innenseite des zweiten Permanentmagneten an einem zweiten Innenring anliegt, so dass der Außenpol des zweiten Permanentmagneten von dem in axialer Richtung verlängerten Außenring und der Innenpol von dem zweiten Innenring ge- bildet sind. Somit sind beide Seiten dieser Doppelbremse etwa gleich ausgebildet.
Dabei kann der zweite Permanentmagnet den selben Durchmesser und die selbe Querschnittsdicke wie der erste Permanentmagnet haben und mit dem ersten Permanentmagneten fluchten. Somit ergeben sich an beiden Seiten dieser Doppelbremse übereinstimmende Durchmesserverhältnisse.
Auch die axiale Abmessung des zweiten Permanentmagneten kann der des ersten Permanentmagneten entsprechen. Dadurch wird für beide Hälften dieser Doppelbremse eine praktisch übereinstimmende Abmessung und Ausbildung und damit auch eine im wesentlichen übereinstimmende Bremskraft erzielt.
In zweckmäßiger Weise können beide Permanentmagnete sowie ihre Befestigungen und die mit ihnen zusammenwirkenden Teile, insbesondere die Ankerscheiben und/oder die Federn spiegelsymmet- risch zu dem gemeinsamen Elektromagneten oder seiner Erregerspule angeordnet und im übrigen übereinstimmend ausgebildet sein. Daraus ergibt sich, dass auch bei dieser Doppelbremse für deren beide Hälften die schon vorstehend für eine einfache Bremse beschriebenen Merkmale und Maßnahmen gelten beziehungsweise vorhanden sein können. Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Bremse mit einem als Außenring ausgebildeten Außenpol und einem als Innenring ausgebildeten Innenpol, zwischen denen ein hülsenförmiger Permanentmagnet angeordnet ist, dessen radiale Querschnittsdicke erheblich geringer als die axiale Abmessung ist, wobei dieser hülsenförmige Permanentmagnet in axialer Richtung gesehen zwischen der Ankerscheibe und der Erregerspule der Bremse angeordnet ist, sowie
Fig. 2 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Bremse, bei welcher beidseits des Elektromagneten beziehungsweise der Erregerspule je- weils hülsenförmige Permanentmagnete und Ankerschei- ben etwa spiegelsymmetrisch angeordnet sind, so dass eine auf eine gemeinsame Welle wirkende Doppelbremse gebildet ist.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beiden Ausführungsbeispiele erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Teile auch bei etwas abgewandelter Formgebung oder Gestaltung übereinstimmende Bezugszahlen.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete elektromagnetische Bremse ist für einen nicht näher dargestellten elektrischen Antrieb gedacht und weist einen Bremsenkörper 3 auf, der einen Permanentmagneten 4, wenigstens einen Elektromagneten 5 mit einer elekt- romagnetischen Erregerspule 6, einen als Außenring 7 ausgebildeten Außenpol und einen als Innenring 8 ausgebildeten Innenpol umfasst. Dabei erkennt man in Fig. 1 die von oben her mit der Erregerspule 6 verbundene Litze beziehungsweise einen Stecker 9.
Der Bremsenkprper 3 ist in Gebrauchsstellung beispielsweise in bekannter Weise drehfest über den Lagerschild mit dem Ständer oder Gehäuse des elektrischen Antriebs verbunden.
Gemäß der Figur 1 gehört zu dieser elektrischen Bremse 1 eine Ankerscheibe 12, die mit der drehbaren Welle des Antriebs indirekt, nämlich über eine noch zu beschreibende Hülse 14 und einen an dieser angeordneten Flansch 15, drehfest verbunden ist, wobei die Ankerscheibe 12 mit dem Außenpol 7 und mit dem Innenpol 8 sowie mit dem Permanentmagneten 4 über einen in den Zeichnungen nicht erkennbaren Luftspalt einen magnetischen Kreis bildet und wobei die Ankerscheibe 12 durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 4 gegen die Kraft von ebenfalls noch zu beschreibenden Federn 16 an den Bremsenkörper 3 beziehungsweise dessen Außenring 7 und Innenring 8 stirnseitig anziehbar ist. Ist die Erregerspule 6 des Elektromagneten 5 nicht bestromt, ist also die Bremskraft wirksam. Durch Bestromen der Erregerspule kann das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten 4 soweit kompensiert, neutralisiert, verdrängt oder umgelenkt werden, dass die Ankerscheibe 12 mittels Federkraft der Federn 16 von dem Bremskörper 3 beziehungsweise den Stirnflächen des Außenrings 7 und des Innenrings 8 abhebbar oder abgehoben ist. Fällt der Strom aus, wird also die Bremse 1 geschlossen.
Dabei ist vorgesehen, dass die radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdicke d des Permanentmagneten 4, also die Abmessung zwischen seinem Innendurchmesser und seinem Außendurch- messer, kleiner als seine axiale Abmessung ist. Man erkennt in der Figur 1 deutlich, dass diese radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdicke d relativ zu der axialen Länge des Permanentmagneten 4 gering ist, dass heißt der Permanentmagnet 4 kann in axialer Richtung vergrößert gewählt werden, ohne dass der Umfang oder Querschnitt oder Durchmesser der Bremse 1 größer wird, so dass also die Magnetkraft ohne eine derartige Querschnittsvergrößerung gesteigert werden kann. Dabei übertrifft die axiale Abmessung des Permanentmagneten 4 seine ra- diale Querschnittsdicke d mehrfach und zwar in dem Ausführungsbeispiel etwa um das Dreifache oder Vierfache, wobei aber auch eine geringere oder größere Relation dieser Abmessungen je nach gewünschter Magnetkraftstärke gewählt werden kann.
Der Permanentmagnet 4 ist also hülsenförmig zwischen Außenring 7 und Innenring 8 des Bremsenkörpers 3 angeordnet und dabei radial magnetisiert , um über den Außenring 7 und den Innenring 8 mit der AnkerScheibe 12 einen magnetischen Kreis zu bilden, wobei für die Unterbringung des Permanentmagneten 4 die räumliche Erstreckung von Innenring 7 und Außenring 8 dahingehend ausgenutzt werden kann, dass sich der Permanentmagnet 4 innerhalb des von diesen benötigten Platzes befinden kann.
Zur Erzeugung der auf die Ankerscheibe 12 wirkenden Federkraft sind blattfederförmige Segmentfedern 16 vorgespannt und mit dem Flansch 15 vernietet und am Umfang konzentrisch zur Welle beziehungsweise zur Ankerscheibe 12 vorgesehen, so dass der Flansch 15 eine zusätzliche Funktion hat, indem er" diese Segmentfedern 16 aufnimmt. Außerdem begrenzt dieser Flansch 15 die axiale Bewegung der Ankerscheibe 12 von dem Bremsenkörper 3 weg und steht dazu auf der dem Permanentmagneten 4 abgewandten Seite der Ankerscheibe 12 gegenüber der Welle beziehungsweise der Hülse 14 radial hoch. Dabei erkennt man in beiden Ausführungsbeispielen, dass der die Zugfedern 16 beziehungsweise die als solche wirkenden Segmentfedern enthaltende Flansch 15 mit der mit der Welle in Gebrauchsstellung drehfest verbundenen Hülse 14 einstückig verbunden ist und die Ankerscheibe 12 auf der Außenseite dieser Hülse 14 drehfest, aber axial um dem Luftspalt verstellbar angeordnet ist. Somit ergibt sich insgesamt eine kompakte Bremse 1 , die vormontiert sein kann, um dann anschließend mit der Welle und dem Antrieb verbunden zu werden.
In der Figuren ist gut erkennbar, dass der hülsen- oder man- schettenförmige Permanentmagnet 4 mit seiner inneren und seiner äußeren Oberfläche, die parallel zueinander verlaufen, jeweils den Innenring 8 und den Außenring 7 berührt und folglich zwischen Außenring 7 und Innenring 8 dadurch fixiert werden kann, dass der Außenring 7 unter Zwischenlage des Permanentmagneten 4 mit dem Innenring 8 durch Schrumpfen verbunden sein kann. Praktisch kann der Innenring 8 mit dem hülsenförmigen Permanentmag- neten 4 versehen und danach der beispielsweise auf 200° C erwärmte Außenring 7 aufgesteckt oder der Innenring 8 mit dem Permanentmagneten 4 in diesen erwärmten Außenring 7 eingesteckt oder eingeschoben werden, wonach die drei Teile - wenn der Außenring 7 abgekühlt ist - fest miteinander verbunden sind und es keiner zusätzlichen Befestigungsmaßnahmen bedarf.
Dabei kann der Permanentmagnet 4 auch aus einzelnen, in Um- fangsrichtung nebeneinander angeordneten Segmenten bestehen.
In nicht näher dargestellter Weise kann der Bremsenkörper 3 einen Bremsbelag aufweisen, während in dem Ausführungsbeispiel an dieser Stelle ein Spalt freigelassen ist. Dieser Spalt könnte mit einem Bremsbelag ausgefüllt sein, wenn die Bremsfläche bei- spielsweise als Arbeitsbremse oder dynamische Bremse verwendet werden soll.
In einem solchen Fall kann der Bremsbelag zwischen dem Außen- ring 7 und dem Innenring 8 bündig mit den der Ankerscheibe 12 zugewandten Stirnflächen des Außenrings 7 und des Innenrings 8 sein.
In Figur 1 ist dargestellt, dass die räumliche Anordnung des Permanentmagneten 4 in axialer Richtung zwischen der Ankerscheibe 12 und der Erregerspule 6 vorgesehen ist. Gleichzeitig erkennt man, dass dieser hülsenförmige oder aus Segmenten zusammengesetzte Permanentmagnet 4 dabei im radial äußeren Bereich der Erregerspule 6 oder ihres Gehäuses angeordnet ist, also einen größtmöglichen Durchmesser hat.
Diese direkte Anordnung des Permanentmagneten 4 in axialer Richtung zwischen der Ankerscheibe 12 und der Erregerspule 6 verbessert den Magnetfluß, weil dieser direkter erfolgen kann, was auch zu einer erhöhten Wiederanzugsspannung der Erregerspule 6 führt. Dadurch kann eine Verbesserung der Bremse 1 in ihrem Temperaturverhalten und beispielsweise ein Einsatz der Bremse 1 von - 40°C bis + 1200C ermöglicht werden.
Die vorstehend beschriebenen Merkmale und Maßnahmen erkennt man auch bei der Bremse 1 gemäß Fig. 2, die aber gleichzeitig als Doppelbremse ausgebildet ist. Auf der dem ersten Permanentmagneten 4 und der Ankerscheibe 12 in axialer Richtung abgewandten Seite der Erregerspule 6 ist nämlich ein zweiter Permanentmag- net 41 zwischen Außenring 7 und Innenring angeordnet, dessen radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdicke d ebenfalls kleiner als seine axiale Abmessung ist. An dem der Erregerspule 6 abgewandten stirnseitigen Ende dieses zweiten Perma- nentmagneten 41 ist eine zweite Ankerscheibe 121 vorgesehen, die auf die selbe Welle wie die erste Ankerscheibe 12 wirkt. Somit ergibt sich eine Doppelbremse, bei welcher aber in vorteilhafter Weise nur ein einziger Elektromagnet 5 mit einem Stromanschluss benötigt wird. Entsprechend kurz ist die Gesamtbaulänge gegenüber zwei auf die selbe Welle wirkenden Bremsen.
In Fig. 2 erkannt man deutlich, dass der Außenring 7 die Erregerspule 6 nach zwei einander entgegengesetzten Seiten jeweils in axialer Richtung überragt und den ersten Permanentmagneten 4 und den zweiten Permanentmagneten 41 außenseitig umschließt. Die Innenseite des zweiten Permanentmagneten 41 liegt an einem zweiten Innenring 81 an, so dass der Außenpol des zweiten Permanentmagneten 41 von dem in axialer Richtung verlängerten Au- ßenring 7 und der Innenpol von dem zweiten Innenring 81 gebildet sind.
Dabei hat der zweite Permanentmagnet 41 den selben Durchmesser und die selbe Querschnittsdicke d wie der erste Permanentmagnet 4 und fluchtet mit diesem ersten Permanentmagneten 4, wie es deutlich in Fig. 2 erkennbar ist. Auch die axiale Abmessung des zweiten Permanentmagneten 41 entspricht der des ersten Permanentmagneten 4.
In der oberen Hälfte der Fig. 2 sind die Magnetfelder bei geschlossener Bremse 1 , also nicht bestromter Erregerspule 6 durch Pfeile Pf 1 schematisiert angedeutet, woraus sich ergibt, dass die beiden Permanentmagnete 4 und 41 , wie schon früher erwähnt, radial magnetisiert sind, aber jeweils in umgekehrter oder entgegengesetzter Richtung.
In der unteren Hälfte der Fig. 2 ist das Magnetfeld bei geöffneter Bremse, also bestromter Erregerspule 6 durch Pfeile Pf 2 angedeutet. In diesem Falle sind die Permanentmagnetfeider der Permanentmagnete soweit kompensiert, neutralisiert, verdrängt oder umgelenkt, dass die Ankerscheiben 12 und 121 mittels Federkraft von den beidseits angeordneten Bremsenkörpern 3 abge- hoben sind.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind beide Permanentmagnete 4 und 41 sowie ihre Befestigungen und die mit ihnen zusammenwirkenden Teile, insbesondere die Ankerscheiben 12 und 121 und/oder die Federn 16 sowie die Bremsenkörper 3 spiegelsymmetrisch zu dem gemeinsamen Elektromagneten 5 oder zu seiner Erregerspule 6 angeordnet und im übrigen übereinstimmend ausgebildet. Somit ergibt sich Gleichheit beider Seiten dieser Doppelbremse, wodurch diese für Anwendungen mit erhöhten Sicherheits- anforderungen zum Beispiel für Personen- und Lastenaufzüge geeignet ist, da beide Seiten oder Hälften voneinander unabhängige und damit redundante Bremssysteme darstellen. Das Lüften dieser Doppelbremse gemäß der Andeutung in der unteren Hälfte der Fig. 2 ist nur einfach vorhanden, was aber ausreicht, da bei Ausfall der Erregung der sichere Bremszustand redundant erhalten bleibt.
Die elektromagnetische Bremse 1 für einen insbesondere elektrischen Antrieb weist einen Bremsenkörper 3 auf, der einen hül- senförmig ausgebildeten Permanentmagneten 4, einen mit einer Erregerspule 6 versehenen Elektromagneten 5, einen als Außenpol ausgebildeten Außenring 7 und einen als Innenpol ausgebildeten Innenring 8 umfasst, wobei eine drehfest mit einer Welle verbundene Ankerscheibe 12 mit dem Permanentmagneten 4 über einen Luftspalt einen magnetischen Kreis bildet und durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 4 gegen die Kraft von Rückstellfedern 16 an den Bremsenkörper 3 beziehungsweise die Stirnflächen des Außenrings 7 und des Innenrings 8 anziehbar ist. Bei bestromter Erregerspule 6 wird das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten 4 soweit kompensiert, neutralisiert, verdrängt oder umgelenkt, dass die Ankerscheibe 12 mittels Federkraft von dem Bremsenkörper 3 abhebbar oder abgehoben und dadurch die Bremse 1 gelüftet ist. Die radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdicke d des Permanentmagneten 4, also die Differenz zwischen seinem Innendurchmesser und seinem Außendurchmesser ist dabei kleiner, insbesondere erheblich kleiner, als seine axiale Abmessung und die räumliche Anordnung des Permanentmag- neten 4 ist - in axialer Richtung gesehen - zwischen der Ankerscheibe 12 und der Erregerspule 6 und dabei im radial äußeren Bereich der Erregerspule 6 oder ihres Gehäuses vorgesehen.
Dabei kann die Bremse 1 auch dadurch als Doppelbremse ausgebil- det sein, dass beidseits der Erregerspule 6 jeweils ein etwa hülsenförmiger oder manschettenförmiger Permanentmagnet 4 und eine damit zusammenwirkende Ankerscheibe 12 sowie die weiteren erforderlichen Teile einer solchen Bremse bevorzugt spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

Claims

Ansprüche
1. Elektromagnetische Bremse (1) für einen insbesondere elektrischen Antrieb, mit wenigstens einem Bremsenkörper (3), der wenigstens einen Permanentmagneten (4), wenigstens einen Elektromagneten (5) mit einer elektromagnetischen Erregerspule (6) , einen als Außenring (7) ausgebildeten Außenpol und einen als Innenring (8) ausgebildeten Innenpol aufweist, wobei der Bremsenkörper (3) drehfest insbesondere mit dem Ständer) eines vorzugsweise elektrischen Antriebs verbunden ist, sowie mit einer Ankerscheibe (12), die mit der drehbaren Welle des Antriebs drehfest verbunden ist, wobei die Ankerscheibe (12) mit dem Außenpol und mit dem Innenpol sowie mit dem Permanentmagneten (4) über einen Luftspalt einen magnetischen Kreis bildet und wobei die Ankerscheibe (12) durch die Magnetkraft des
Permanentmagneten (4) gegen die Kraft einer Feder (16) an den Bremsenkörper (3) anziehbar ist und der Elektromagnet
(5) bei bestromter Erregerspule (6) das Permanentmagnet- feld des Permanentmagneten (4) zumindest soweit kompensiert, neutralisiert, verdrängt oder umlenkt, dass die Ankerscheibe (12) mittels Federkraft von dem Bremsenkörper
(3) abhebbar oder abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Querschnittsabmessung oder Querschnitts- dicke (d) des die Bremskraft erzeugenden Permanentmagneten
(4) zwischen seinem Innendurchmesser und seinem Außendurchmesser kleiner als seine axiale Abmessung ist und dass die räumliche Anordnung des Permanentmagneten (4) in axialer Richtung zwischen der Ankerscheibe (12) und der Erregerspule (6) vorgesehen ist.
2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) hülsenförmig oder manschettenförmig ausgebildet ist.
3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) im radial äußeren Bereich der Erregerspule (6) oder ihres Gehäuses angeordnet ist.
4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) hülsenförmig zwischen Außenring (7) und Innenring (8) des Bremsenkörpers (3) angeordnet und radial magnetisiert ist.
5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Abstand der beiden in radialer Richtung beidseits des Permanentmagneten (4) befindlichen, durch den Außenring (7) und den Innenring (8) gebildeten Pole wenigstens der radialen Querschnittsdicke (d) des Permanentmagneten (4) entspricht.
6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Mindestabstand der Pole gegenüber der radialen Querschnittsdicke (d) des Permanentmagneten (4) vergrößert ist, so dass sich zwischen der Stirnseite des Permanentmagneten (4) und in diesem Abstand der Pole ein Freiraum ergibt.
7. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Pole durch nicht magnetischen Werkstoff verschlossen oder ausgefüllt ist.
8. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abmessung des Permanentmagneten (4) seine radiale Querschnittsdicke (d) mehrfach, insbesondere um mehr als das Dreifache, insbesondere um etwa das Fünffache bis Fünfzehnfache, vorzugsweise etwa um das Zehnfache oder einen anderen Zwischenwert übertrifft.
9. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass zur Erzeugung der auf die Ankerscheibe (12) wirkenden Federkraft wenigstens eine Zugfeder (16) und/oder eine vorgespannte und vernietete oder verschraubte Segmentfeder, insbesondere mehrere am Umfang der konzentrisch zur Welle (13) angeordneten Ankerscheibe (12) angeordnete Zugfedern (16) und/oder Segmentfedern vorgesehen sind, die in einem der Ankerscheibe (12) in axialer Richtung bezüglich ihrer axialen Verstellbarkeit begrenzenden Flansch (15) angeordnet ist/sind, der auf der dem Permanentmagneten (4) abgewandten Seite der AnkerScheibe (12) gegenüber der Welle (13) radial hochsteht.
10. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der die Zugfedern (16) oder als solche wirkenden Segmentfedern enthaltende Flansch (15) mit einer mit der Welle des Antriebs drehfest verbundenen Hülse (14) verbunden, insbesondere einstückig verbunden ist und die Ankerscheibe (12) auf der Außenseite dieser Hülse (14) drehfest, aber axial um den Luftspalt verstellbar angeordnet ist.
11. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsen- oder manschettenförmige Permanentmagnet (4) zwischen Außenring (7) und Innenring (8) dadurch fixiert ist, dass der Außenring (7) unter Zwi- schenlage des Permanentmagneten (4) mit dem Innenring (8) durch Schrumpfen verbunden ist .
12. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Permanentmagnet (4) aus einzelnen in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Segmenten besteht.
13. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsenkörper (3) einen Bremsbelag aufweist .
14. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der dem ersten Permanentmagneten (4) und der Ankerscheibe (12) in axialer Richtung abgewandten Seite der Erregerspule (6) ein zweiter Permanentmagnet (41) zwischen Außenring (7) und Innenring angeordnet ist, dessen radiale Querschnittsabmessung oder Querschnittsdi- cke (d) insbesondere kleiner als seine axiale Abmessung ist, und dass an dem der Erregerspule (6) abgewandten stirnseitigen Ende dieses zweiten Permanentmagneten (41 ) eine zweite Ankerscheibe (121) vorgesehen ist, die auf die selbe Welle wie die erste Ankerscheibe (12) wirkt.
15. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (7) die Erregerspule (6) nach zwei einander entgegengesetzten Seiten in axialer Richtung überragt und den ersten Permanentmagneten (4) und den zweiten Permanentmagneten (41 ) außenseitig umschließt und dass die Innenseite des zweiten Permanentmagneten (41 ) an einem zweiten Innenring (81) anliegt, so dass der Außenpol des zweiten Permanentmagneten (41 ) von dem in axialer Richtung verlängerten Außenring (7) und der Innenpol von dem zweiten Innenring (81 ) gebildet sind.
16. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Permanentmagnet (41) den selben Durchmesser und die selbe Querschnittsdicke (d) wie der erste Permanentmagnet (4) hat und mit dem ersten Permanentmagneten (4) fluchtet.
17. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abmessung des zweiten Permanentmagneten (41 ) der des ersten Permanentmagneten (4) entspricht .
18. Bremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Permanentmagnete (4, 41) sowie ihre Befestigungen und die mit ihnen zusammenwirkenden Teile, insbesondere die Ankerscheiben (12, 121) und/oder die Federn (16) spiegelsymmetrisch zu dem gemeinsamen Elektromagneten (5) oder seiner Erregerspule (6) angeordnet und im übrigen übereinstimmend ausgebildet sind.
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