WO2008141998A1 - Bremseinheit für eine elektrische maschine, lagerschild mit einer derartigen bremseinheit sowie elektrische maschine - Google Patents

Bremseinheit für eine elektrische maschine, lagerschild mit einer derartigen bremseinheit sowie elektrische maschine Download PDF

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WO2008141998A1
WO2008141998A1 PCT/EP2008/055967 EP2008055967W WO2008141998A1 WO 2008141998 A1 WO2008141998 A1 WO 2008141998A1 EP 2008055967 W EP2008055967 W EP 2008055967W WO 2008141998 A1 WO2008141998 A1 WO 2008141998A1
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WO
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brake unit
bearing plate
brake
rotor shaft
bearing
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/055967
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Eckert
Dietmar Streit
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
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Publication of WO2008141998A1 publication Critical patent/WO2008141998A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H02K7/1025—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets using axial electromagnets with generally annular air gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets

Definitions

  • the invention relates to a brake unit for braking and / or holding a shaft end of a rotor shaft of an electric machine, wherein the brake unit has a hollow-cylindrical design and wherein the shaft end of the rotor shaft is guided by the brake unit.
  • the invention further relates to a bearing plate with a receptacle for at least one bearing for guiding a shaft end of a rotor shaft of an electric machine and with a ner mounted in the bearing plate brake unit.
  • the invention relates to an electrical machine having a bearing plate with integrated brake unit.
  • the electric machine is in particular an electric motor.
  • German Offenlegungsschrift DE 30 28 580 A1 discloses an electromagnetic spring pressure brake with conical brake pad, in particular for electric motors with relatively low power.
  • the spring pressure brake consists of a in a housing (the brake) immovably mounted motor rotor, on the shaft of an axial or semi-axial fan wheel is arranged non-rotatably with brake pad, and from a displaceable in the housing against the pressure of at least one spring by an electromagnetic field, the Fan at least partially comprehensive brake ring or from a displaceable by an electromagnetic field with respect to a housing-fixed brake ring fan.
  • the European publication EP 0 423 361 A1 describes an electromagnetic brake integrated in an electric motor.
  • the core of the brake must be arranged exactly to the rotor shaft of the electric motor.
  • the core of the brake and the housing of the core are formed by injecting a molten plastic material as an integral single component.
  • brake units for installation in electric motors are also known.
  • Such built-in brakes are used in particular to decelerate the rotor shaft of the electric motor in case of failure of an associated power supply or an inverter feeding the electric motor.
  • Such brake units are attached to a shaft end of the rotor shaft. The attachment is preferably carried out on the BS side, that is on a side opposite the drive or AS side. It can alternatively and additionally also take place on the AS side.
  • the considered brake units have a hollow cylindrical design. They are typically mounted coaxially to the axis of rotation of the rotor shaft at the respective shaft end.
  • the inner diameter of the hollow cylindrical brake unit has a slightly larger inner diameter compared to an outer diameter of the shaft end of the rotor shaft.
  • the deceleration of the rotor shaft takes place in an axial region of the rotor shaft provided for this purpose.
  • the rotor shaft preferably has a constant outside diameter in this area.
  • an air gap is formed, which remains at least during normal operation of the electric motor, that is, in unrestrained operation.
  • the size of the air gap is typically less than 1 mm.
  • a braking torque caused when the rotor shaft is being decelerated is preferably introduced into a bearing plate in which the brake unit is fastened.
  • the end shield itself is firmly connected to a machine housing of the electric motor.
  • an electromagnetic brake is used to decelerate the rotor shaft. It can be designed as a contactless and thus wear-free working eddy current brake be. It can alternatively be designed as a brake subject to wear.
  • the brake unit has an adjustable magnetic field along the inner circumference with a plurality of alternating magnetic poles.
  • eddy currents are induced at the radial shaft outer side of the rotor shaft, which in turn induce a magnetic field opposite the magnetic field of the eddy current brake.
  • the resulting Lorentz force causes a braking torque in the rotor shaft and a counter-torque in the brake unit.
  • a circular coil for generating the magnetic field is arranged in the trained as eddy current brake unit.
  • an axially acting braking force can be applied to a friction surface of a so-called armature disk by means of the brake unit, which is arranged axially movably and radially fixed on the rotor shaft.
  • the armature disk is made of a magnetizable material, such as e.g. made of iron.
  • the armature disk is mounted on a brake flange, which in turn is fixedly connected to the rotor shaft and on which the armature disk is arranged axially movable.
  • the friction surface of the armature disk is opposite to an axial end face of the brake unit.
  • a magnetic field is formed on the axial end face, which exerts an axially acting force on the armature disk and presses it against the axial end face of the brake unit.
  • the resulting axial braking force causes a deceleration and / or a holding of the rotor shaft.
  • the armature disk is held in an inactive axial braking position by means of a return spring.
  • the brake unit may be designed such that the magnetic field builds up only when current excitation of the coil.
  • the brake unit can be constructed such that - when the coil is energized - one of permanent magnets in the brake unit generated magnetic field is compensated.
  • the magnetic field for inducing eddy currents on the outside of the rotor shaft or for attracting the armature disc only builds up when the electrical excitation of the coil should fail or when it is switched off.
  • the brake unit may be a mechanical brake, by means of which, upon actuation of the brake unit, a radial braking force is applied to a radial shaft outer side of the rotor shaft.
  • the known hollow cylindrical brake units are mounted in a bearing plate of the electric motor, in which, inter alia, a bearing is accommodated for guiding the shaft end of the rotor shaft.
  • the bearing is preferably a roller bearing, in particular a ball bearing.
  • the brake unit is typically arranged in the bearing plate so that the bearing is located axially further out. To attach the brake unit is inserted into the bearing plate and bolted by means of three or more screws with the bearing plate. The screws are preferably arranged on a concentric to the axis of rotation of the electric motor pitch circle.
  • a brake unit for an electrical machine having the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the brake unit are mentioned in the dependent claims 2 to 9.
  • a bearing plate is specified, which has such a brake unit.
  • advantageous embodiments of the bearing plate are given.
  • an electric machine, in particular an electric motor is called, which or which has such a bearing plate.
  • an advantageous embodiment of the electrical machine is specified.
  • the brake unit has the external thread for screwing into a corresponding internal thread of the machine housing or of the end shield.
  • the external thread comprises at least an axial part of the radial outer side.
  • the axial width of the external thread can be limited to the fastening technology required.
  • the brake unit has a hollow cylinder axis about which the external thread runs in a spiral.
  • the brake unit is an electromagnetic
  • control can be carried out in a particularly simple manner.
  • the brake unit may be, for example, an eddy current brake.
  • the eddy current brake has an exciter coil for generating or compensating the eddy current magnetic field formed on the inside of the brake unit.
  • the electromagnetic brake unit can be a brake unit subject to wear, by means of which an axially acting brake force can be applied to a friction surface of an armature disc arranged axially movably and radially fixed on the rotor shaft.
  • an axially acting brake force can be applied to a friction surface of an armature disc arranged axially movably and radially fixed on the rotor shaft.
  • the brake unit may alternatively be a mechanical brake unit, by means of which upon actuation of the brake unit a radially acting braking force on the radial shaft outer side of the rotor shaft can be applied.
  • the brake unit may have at least one brake shoe, preferably two opposing brake shoes, which can be actuated by means of an electric, mechanical or pneumatic activatable actuator.
  • the material pairing brake shoe shaft outside in particular has a high coefficient of friction. As a result, not only braking of the rotor shaft but also holding the rotor shaft is possible.
  • the bearing is arranged closer to the electric machine closer to the axial end of the rotor shaft after mounting the bearing plate as the brake unit.
  • the electric machine has a more compact design.
  • the bearing has an axis of rotation and the brake unit has a hollow cylinder axis.
  • the internal thread in the bearing plate is arranged such that an axis of rotation of the rotor shaft and the axis of rotation and the hollow cylinder axis are aligned with each other after mounting the bearing plate to the electric machine.
  • the object is further achieved with an electric machine having such a bearing plate with integrated brake unit.
  • the electric machine is an electric motor.
  • the electric machine may be a generator.
  • the end shield is an integral part of a machine housing of the electric machine.
  • the bearing plate can be formed, for example, in a side or end wall of the machine housing. It reduces the number of components for such an electric machine.
  • FIG 1 shows a longitudinal section through an electrical machine along its axis of rotation according to the prior art
  • Figure 2 shows an enlarged view of a bearing plate of the electric machine according to FIG 1,
  • FIG. 3 shows by way of example a section through a bearing plate with a brake unit according to a first embodiment of the invention
  • FIG 4 shows an example of a section through a bearing plate with a brake unit according to a second embodiment of the invention
  • FIG 5 is a side view of an exemplary brake unit according to the second embodiment of FIG 4 and
  • FIG. 6 shows a side view of an exemplary bearing plate according to the invention with the braking unit shown in FIG. 5, partly screwed in.
  • FIG. 6 shows a side view of an exemplary bearing plate according to the invention with the braking unit shown in FIG. 5, partly screwed in.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an electrical machine 1 along its axis of rotation DA according to the prior art.
  • the electric machine 1 shown has a machine housing 2, in which a stator 3 and a rotor 4 is received.
  • the rotor 4 is fixedly connected to a rotor shaft 5.
  • the rotor shaft 5 is rotatably guided at its respective axial shaft end in a ball bearing 7.
  • the right bearing 7 shown in the example of Figure 1 is received in a bearing plate 6, in which the right shaft end WE of the rotor shaft 5 is guided. Furthermore, an eddy current brake is received as a brake unit 8 in the bearing plate 6 axially adjacent to the bearing 7.
  • the brake unit 8 is usually connected by means not shown screws fixed to the bearing plate 6. Typically, three to five screws are required to secure the attachment Ensure brake unit 8 in the bearing plate 6. The arrangement of the screws for fastening the brake unit 8 can be seen in the following FIG 2 in detail.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of a bearing plate 6 of the electric machine 1 according to FIG. 1.
  • an air gap LS can be seen which forms a radial inner side RI of the brake unit 8 and a radial shaft outer side AR of the rotor shaft 5.
  • ID the associated inner diameter of the brake unit 8
  • AD the associated outer diameter of the rotor shaft
  • a brake unit body 81 can still be seen, in which a circular excitation coil 82 is accommodated.
  • the brake unit body 82 is made of a magnetically conductive material, such as e.g. made of iron.
  • the construction of the components 81, 82 of the brake unit 8 takes place by way of example in such a way that a magnetic field with a plurality of magnetic poles along the inner circumference of the brake unit 8 is formed even in the de-energized state of the exciter coil 82.
  • the permanent magnets required for this purpose are not shown for reasons of clarity.
  • the permanent magnetic field acts on the air gap LS on the
  • the screw 10 protrudes through a wall of the bearing plate 6 therethrough.
  • An unspecified thread Deend Korean the screw 10 is screwed for attachment in a corresponding thread of the brake unit body 81 of the brake unit 8.
  • 3 to 5 screws 10 are required in order to fix the brake unit 8 firmly in the bearing plate 6.
  • the screw head of the screw 10 is sunk in a cylindrical recess in the bearing plate 6.
  • a sealing ring is introduced between the screw head and the bearing plate 6 to prevent ingress of moisture and dirt into the interior of the bearing plate 6.
  • the reference numeral 72 is fixedly in the bearing plate 6 fixed bearing outer ring, denoted by the reference numeral 71 a co-rotating with the rotor shaft 5 bearing inner ring.
  • the rotor shaft 5 also has a circumferential collar 51, which serves for the axial guidance of the rotor shaft 5 through the bearing inner ring 71.
  • an inner side of the bearing plate 6 is configured such that the bearing 7 centered in the bearing plate 6 can be inserted.
  • the end plate 6 has a first cylindrical recess 61.
  • the brake unit 8 is formed on a bearing 7 axially adjacent end side such that the brake unit 8 can overlap the bearing 7 at its axial bearing outer side to a certain extent.
  • the brake unit 8 has at its axial screw-in end a radially formed annular web 83 which fixes the bearing outer ring 72 and thus the entire bearing 7 centered in the bearing plate 6.
  • FIG 3 shows an example of a section through a bearing plate 6 with a brake unit 8 according to a first embodiment of the invention.
  • the brake unit 8 on its radial outer side RA an external thread AG for screwing into a corresponding internal thread IG of a machine housing 2 or a bearing plate 6 of the electric machine. 1 on.
  • the external thread AG comprises at least one axial part of the radial outside RA.
  • AX a male thread width
  • AB denotes a total axial width of the brake unit 8.
  • the external thread AG can be rolled up or pressed or cut in from the outside during the production of the brake unit 8. This can advantageously take place within the framework of the "turning" of the brake unit body 81 produced as a turned part.
  • the brake unit 8 has a hollow cylinder axis HA.
  • the external thread AG runs spirally around the hollow cylinder axis HA. The course of the external thread AG can be seen particularly clearly in the following FIG.
  • the brake unit 8 shown is a wear-free operating eddy current brake. It has, inter alia, the magnetically conductive brake unit body 81 and the exciter coil 82. Its coil rotation axis coincides with the hollow cylinder axis HA.
  • additional threadlockers may be provided, such as a security adhesive from the company Loctite, which is introduced into threads of the inner and / or outer thread IG, AG, or a welding point, which is set between the brake unit body 81 and bearing plate 6.
  • the bearing 7 is arranged closer to the axial end of the rotor shaft 5 than the brake unit 8. Furthermore, the internal thread IG is arranged in the end plate 6 such that a rotational axis DA of the rotor shaft 5, the axis of rotation LA of the bearing 7 and the hollow cylinder axis HA are aligned with one another after the bearing plate 6 has been fitted to the electric machine 1.
  • An electric machine 1 with such a bearing plate 6 with integrated brake unit 8 advantageously has a compact design.
  • the bearing plate 6 according to the invention has a low weight, since a minimum wall thickness of the bearing plate 6 for the mounting screws 10 is no longer required. Furthermore, penetration of moisture or dust through possible gaps between the fastening screws 10 and the bearing plate 6 is no longer possible. Likewise, a review of the screw fastening and the sealing rings and possibly retightening the screws 10 are no longer necessary.
  • the bearing plate 6 may also be an integral part of a machine housing 2 of such an electric machine 1.
  • the machine housing 2 and the bearing plate 6 can be made, for example, from one piece.
  • FIG 4 shows an example of a section through a bearing plate 6 with a brake unit 8 according to a second embodiment of the invention.
  • the rotor shaft 5 is decelerated by means of an axial braking force caused by the brake unit 8 and acting on a friction surface RF an axially opposite and rotating armature disc 14 is applied.
  • the armature disk 14 is arranged axially movable and radially fixed on the rotor shaft 5 and consists of a magnetizable material.
  • the armature plate 14 is mounted on a brake flange 13 which is fixedly connected to the rotor shaft 5.
  • the armature disk 14 is arranged to be axially movable on the brake flange 13.
  • guide screws 15 are mounted on the brake flange, of which only one is shown in the sectional view shown.
  • a magnetic field which exerts an axial force acting on the armature disc 14.
  • the armature disk 14 is pressed against the axial end face SF of the stationary brake unit 8.
  • the thus caused, acting in the tangential direction braking torque causes braking and / or holding the rotor shaft 5.
  • "tangential" is a direction about the axis of rotation DA of the rotor shaft 5 and the armature disc 14 is called
  • the brake unit 8 can be designed such that the magnetic field builds up only when current excitation of the coil 82.
  • the brake unit 8 can be constructed such that the magnetic field of in the Brake unit 8 arranged permanent magnets is compensated when the coil 82 is electrically excited.
  • the brake unit 8 may alternatively be a mechanical brake unit, by means of which, upon actuation of the brake unit 8, a radially acting braking force can be applied to a radial shaft outer side AR of the rotor shaft 5.
  • the brake unit 8 has at least one brake shoe, which can be actuated by means of an electric, mechanical or pneumatic activatable actuator.
  • the brake unit 8 has two opposing brake shoes.
  • FIG. 5 shows a side view of an exemplary brake unit 8 according to the second embodiment according to FIG. 4.
  • the axial external thread width AX is about one third of the total axial width AB of the brake unit 8.
  • the axial external thread width AX can also extend over the entire axial width AB of the brake unit 8. At least the external thread AG should have three, better five threads.
  • the brake unit 8 shown is usually a rotary part.
  • the reference numeral 11 denotes a supply line with two conductor wires. About this, the excitation coil 82 can be energized with an electric current. The shown
  • Brake unit 8 is technically designed such that even in the electrically non-energized state, a permanent magnetic field at the end face SF of the brake unit 8 is formed. As a result, the axially opposite armature disc 14 is already attracted and pressed against the axial end side SF of the brake unit 8. The rotor shaft 5 is thus already braked or held. If the excitation coil 82 finally supplied with power, the magnetic field of the excitation coil 82 is superimposed on the permanent magnetic field. At a given predetermined excitation current, the axial end face SF of the brake unit 8 is virtually field-free. This embodiment is advantageous when the electromagnetic brake to use for slowing down the rotor shaft 5 in case of failure of a power supply automatically or must.
  • FIG. 6 shows a side view of an exemplary bearing plate 6 according to the invention with the brake unit 8 shown in FIG. 5, which is partially screwed in.
  • the bearing plate 6 shown is preferably a casting, such as e.g. made of steel or aluminum.
  • a recess LO for receiving a bearing 7 is shown in the right part of FIG 6, .
  • the bearing 7 itself is not shown in this illustration.
  • In the left part of the brake unit 8 can be seen, which is only partially screwed into a not visible in this illustration internal thread IG.
  • mounting holes for attachment of the bearing plate 6 on the machine housing 2 are present.

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Abstract

Eine Bremseinheit (8) ist zum Abbremsen und/oder Festhalten eines Wellenendes (WE) einer Rotorwelle (5) einer elektrischen Maschine (1) vorgesehen. Sie weist eine hohlzylindrische Bauform auf. Erfindungsgemäß weist die Bremseinheit (8) an ihrer radialen Außenseite (RA) ein Außengewinde (AG) zum Einschrauben in ein korrespondierendes Innengewinde (IG) eines Maschinengehäuses (2) oder eines Lagerschildes (6) der elektrischen Maschine (1) auf. Weiterhin weist ein Lagerschild (6) eine Aufnahme (LO) für zumindest ein Lager (7) zur Führung eines Wellenendes (WE) einer Rotorwelle (5) einer elektrischen Maschine (1) und eine im Lagerschild (6) befestigte Bremseinheit (8) auf. An einer Innenseite des Lagerschildes (6) ist ein Innengewinde (IG) eingebracht. In das Innengewinde (IG) ist eine erfindungsgemäße Bremseinheit (8) eingeschraubt. Weiterhin weist eine elektrische Maschine (1) einen derartigen Lagerschild (6) mit integrierter Bremseinheit (8) auf. Die elektrische Maschine (1) ist typischerweise ein Elektromotor.

Description

Beschreibung
Bremseinheit für eine elektrische Maschine, Lagerschild mit einer derartigen Bremseinheit sowie elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine Bremseinheit zum Abbremsen und/oder Festhalten eines Wellenendes einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine, wobei die Bremseinheit eine hohlzy- lindrische Bauform aufweist und wobei das Wellenende der Ro- torwelle durch die Bremseinheit geführt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lagerschild mit einer Aufnahme für zumindest ein Lager zur Führung eines Wellenendes einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine und mit ei- ner im Lagerschild befestigten Bremseinheit.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, welche ein Lagerschild mit integrierter Bremseinheit aufweist. Die elektrische Maschine ist insbesondere ein Elektro- motor.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 30 28 580 Al ist eine elektromagnetische Federdruckbremse mit Konusbremsbelag, insbesondere für Elektromotoren mit verhältnismäßig geringer Leistung, bekannt. Die Federdruckbremse besteht aus einem in einem Gehäuse (der Bremse) unverschiebbar gelagerten Motorläufer, auf dessen Welle ein Axial- bzw. halbaxiales Lüfterrad mit Bremsbelag unverdrehbar angeordnet ist, und aus einem im Gehäuse gegen den Druck mindestens einer Feder durch ein elektromagnetisches Feld verschiebbaren, das Lüfterrad mindestens teilweise umfassenden Bremsring oder aus einem durch ein elektromagnetisches Feld gegenüber einem gehäusefesten Bremsring verschiebbaren Lüfterrad.
In der europäischen Veröffentlichung EP 0 423 361 Al ist eine in einem Elektromotor integrierte elektromagnetische Bremse beschrieben. Der Kern der Bremse muss hierzu exakt zur Rotorwelle des Elektromotors angeordnet sein. Der Kern der Bremse und das Gehäuse des Kerns sind mittels Einspritzens eines geschmolzenen Kunststoffmaterials als ein integrales einziges Bauteil geformt.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Bremseinheiten zum Einbau in Elektromotoren bekannt. Derartige Einbaubremsen dienen insbesondere dazu, die Rotorwelle des Elektromotors bei Ausfall einer zugehörigen Stromversorgung oder eines den Elektromotor speisenden Umrichters abzubremsen. Derartige Bremseinheiten werden an einem Wellenende der Rotorwelle angebracht. Die Anbringung erfolgt vorzugsweise an der BS- Seite, das heißt an einer der Antrieb- oder AS-Seite gegenüberliegenden Seite. Sie kann alternativ und zusätzlich auch an der AS-Seite erfolgen.
Die betrachteten Bremseinheiten weisen eine hohlzylindrische Bauform auf. Sie werden typischerweise koaxial zur Drehachse der Rotorwelle an dem betreffenden Wellenende angebracht. Der Innendurchmesser der hohlzylindrischen Bremseinheit weist im Vergleich zu einem Außendurchmesser des Wellenendes der Rotorwelle einen geringfügig größeren Innendurchmesser auf. Die Abbremsung der Rotorwelle erfolgt in einem hierfür vorgesehenen axialen Bereich der Rotorwelle. Vorzugsweise weist die Rotorwelle in diesem Bereich einen konstanten Außendurchmes- ser auf. Zwischen der radialen Außenseite der Rotorwelle und der Innenseite der Bremseinheit ist ein Luftspalt ausgebildet, welcher zumindest im normalen Betrieb des Elektromotors, das heißt im ungebremsten Betrieb, bestehen bleibt. Die Größe des Luftspalts beträgt typischerweise weniger als 1 mm. Ein beim Abbremsen der Rotorwelle bewirktes Bremsmoment wird vorzugsweise in ein Lagerschild, in welchem die Bremseinheit befestigt ist, eingeleitet. Das Lagerschild selbst ist fest mit einem Maschinengehäuse des Elektromotors verbunden.
Üblicherweise wird zum Abbremsen der Rotorwelle eine elektromagnetische Bremse verwendet. Sie kann als berührungslos und damit verschleißfrei arbeitende Wirbelstrombremse ausgebildet sein. Sie kann alternativ als verschleißbehaftete Bremse ausgebildet sein.
Im ersten Fall weist die Bremseinheit ein entlang des Innen- umfangs einstellbares Magnetfeld mit einer Vielzahl von sich abwechselnden magnetischen Polen auf. Im Falle eines vorhandenen Magnetfeldes werden Wirbelströme an der radialen Wellenaußenseite der Rotorwelle induziert, welche ihrerseits ein dem Magnetfeld der Wirbelstrombremse entgegengesetztes Mag- netfeld induzieren. Die dadurch hervorgerufene Lorentzkraft bewirkt ein Bremsmoment in der Rotorwelle und ein Gegenmoment in der Bremseinheit. In der als Wirbelstrombremse ausgebildeten Bremseinheit ist eine kreisförmige Spule zur Erzeugung des Magnetfeldes angeordnet.
Im zweiten Fall ist mittels der Bremseinheit eine axial wirkende Bremskraft auf eine Reibfläche einer sogenannten Ankerscheibe aufbringbar, die auf der Rotorwelle axial beweglich und radial fixiert angeordnet ist. Die Ankerscheibe besteht aus einem magnetisierbaren Werkstoff, wie z.B. aus Eisen. Üblicherweise ist die Ankerscheibe an einem Bremsenflansch montiert, welcher seinerseits fest mit der Rotorwelle verbunden ist und an welchem die Ankerscheibe axial beweglich angeordnet ist. Die Reibfläche der Ankerscheibe liegt einer axialen Stirnseite der Bremseinheit gegenüber. Bei elektrischer Erregung der Bremseinheit bildet sich an der axialen Stirnseite ein Magnetfeld aus, welches eine axial wirkende Kraft auf die Ankerscheibe ausübt und diese gegen die axiale Stirnseite der Bremseinheit drückt. Die dadurch bewirkte axiale Bremskraft bewirkt ein Abbremsen und/oder ein Festhalten der Rotorwelle. Typischerweise wird die Ankerscheibe mittels einer Rückstellfeder in einer inaktiven axialen Bremsposition gehalten.
In beiden zuvor genannten Fällen kann die Bremseinheit derart ausgebildet sein, dass sich das Magnetfeld erst bei Stromerregung der Spule aufbaut. Zur Erfüllung besonderer Sicherheitsauflagen kann die Bremseinheit derart aufgebaut sein, dass - wenn die Spule erregt wird - ein von Permanentmagneten in der Bremseinheit erzeugtes Magnetfeld kompensiert wird. Mit anderen Worten baut sich das Magnetfeld zum Induzieren von Wirbelströmen an der Außenseite der Rotorwelle bzw. zum Heranziehen der Ankerscheibe erst dann auf, wenn die elektri- sehe Erregung der Spule ausfallen sollte bzw. wenn diese abgeschaltet wird.
Alternativ kann die Bremseinheit eine mechanische Bremse sein, mittels derer bei Betätigung der Bremseinheit eine ra- dial wirkende Bremskraft auf eine radiale Wellenaußenseite der Rotorwelle aufgebracht wird.
Die bekannten hohlzylindrischen Bremseinheiten werden in einem Lagerschild des Elektromotors befestigt, in welchem unter anderem ein Lager zur Führung des Wellenendes der Rotorwelle aufgenommen ist. Das Lager ist vorzugsweise ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager. Die Bremseinheit ist typischerweise derart im Lagerschild angeordnet, dass das Lager axial weiter außen liegt. Zur Befestigung wird die Bremseinheit in das Lagerschild eingeschoben und mittels dreier oder mehrerer Schrauben mit dem Lagerschild verschraubt. Die Schrauben sind vorzugsweise auf einem zur Drehachse des Elektromotors konzentrischen Teilkreis angeordnet.
Nachteilig daran ist der zum Verschrauben der Bremseinheit mit dem Lagerschild erforderliche Zeitaufwand. Ein weiterer Nachteil ist die damit verbundene hohe Bauteilzahl zur Befestigung einer derartigen Bremseinheit im Lagerschild.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Bremseinheit für eine elektrische Maschine anzugeben, welche auf einfache Art und Weise an ein Lagerschild oder an ein Maschinengehäuse der elektrischen Maschine befestigt werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Bremseinheit anzugeben, welche mit weniger Bauteilen am Lagerschild oder am Maschinengehäuse befestigt werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe, ein geeignetes Lagerschild mit einer derartigen Bremseinheit anzugeben.
Weiterhin ist es eine Aufgabe, eine elektrische Maschine an- zugeben, welche ein derartiges Lagerschild und eine zugleich kompaktere Bauform aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Bremseinheit für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Bremseinheit sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 genannt. Im Anspruch 10 ist ein Lagerschild angegeben, welches eine derartige Bremseinheit aufweist. In den abhängigen Ansprüchen 11 und 12 sind vorteilhafte Ausführungsformen des Lagerschildes angegeben. Im Anspruch 13 ist eine elektrische Maschine, insbesondere ein Elektromotor genannt, welche bzw. welcher ein derartiges Lagerschild aufweist. Im Anspruch 14 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der elektrischen Maschine angegeben.
Erfindungsgemäß weist die Bremseinheit das Außengewinde zum Einschrauben in ein korrespondierendes Innengewinde des Maschinengehäuses oder des Lagerschildes auf.
Dadurch vereinfacht sich die Montage einer derartigen Brems- einheit erheblich. Es werden vorteilhaft keine weiteren Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben, benötigt. Es entfallen zudem die damit verbundenen Abdichtmaßnahmen für die Ver- schraubungsbohrungen zur Erfüllung entsprechender Schutzartanforderungen, das heißt ein Einbringen von Dichtungsringen zwischen dem jeweiligen Schraubenkopf und dem Lagerschild.
Es können weiterhin die sonst erforderlichen Bohr- und Senkarbeiten durch eine herstellungstechnisch günstigere Drehbearbeitung der Bremseinheit ersetzt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Wegfall der sonst erforderlichen Befestigungsschrauben die Wandung des Lagerschildes nun eine geringere Dicke aufweisen kann. Schließlich vereinfacht sich die Herstellung einer derartigen Bremseinheit. Denn es kann bereits das Außengewinde an der radialen Außenseite der Bremseinheit im Rahmen der Herstellung der hohlzylindrischen Bauteile der Bremseinheit mit auf- gerollt bzw. eingepresst oder eingeschnitten werden.
Nach einer Ausführungsform umfasst das Außengewinde zumindest einen axialen Teil der radialen Außenseite. Die axiale Breite des Außengewindes kann auf das befestigungstechnisch notwen- dige begrenzt sein.
Im Besonderen weist die Bremseinheit eine Hohlzylinderachse auf, um welche das Außengewinde spiralförmig verläuft.
Vorzugsweise ist die Bremseinheit eine elektromagnetische
Bremse. Dadurch kann die Ansteuerung auf besonders einfache Weise erfolgen.
Die Bremseinheit kann beispielsweise eine Wirbelstrombremse sein. Dadurch ist ein verschleißfreies Abbremsen der Rotorwelle möglich. Insbesondere weist die Wirbelstrombremse eine Erregerspule zur Erzeugung oder zur Kompensation des an der Innenseite der Bremseinheit ausgebildeten Wirbelstrommagnetfeldes auf.
Die elektromagnetische Bremseinheit kann alternativ eine verschleißbehaftete Bremseinheit sein, mittels derer eine axial wirkende Bremskraft auf eine Reibfläche einer auf der Rotorwelle axial beweglich angeordneten und radial fixierten An- kerscheibe aufbringbar ist. Im Gegensatz zu der als Wirbelstrombremse ausgebildeten elektromagnetischen Bremseinheit ist auch ein Festhalten der Rotorwelle möglich. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die Rotorwelle zum Stellen oder zum Positionieren von mit der Rotorwelle verbundenen Komponenten oder Anlagenteilen verwendet wird.
Die Bremseinheit kann alternativ eine mechanische Bremseinheit sein, mittels derer bei Betätigung der Bremseinheit eine radial wirkende Bremskraft auf die radiale Wellenaußenseite der Rotorwelle aufbringbar ist. Hierzu kann die Bremseinheit zumindest eine Bremsbacke, vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Bremsbacken, aufweisen, welche mittels eines elekt- rischen, mechanischen oder pneumatischen ansteuerbaren Aktors betätigbar sind. Die Materialpaarung Bremsbacke-Wellenaußenseite weist insbesondere eine hohe Reibzahl auf. Dadurch ist neben einem Abbremsen der Rotorwelle auch ein Festhalten der Rotorwelle möglich.
Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Lagerschild gelöst, an dessen Innenseite ein Innengewinde eingebracht ist. In das Innengewinde ist eine derartige Bremseinheit eingeschraubt.
Nach einer Ausführungsform ist das Lager nach Anbau des Lagerschildes an die elektrische Maschine näher am axialen Ende der Rotorwelle angeordnet als die Bremseinheit. Dadurch weist die elektrische Maschine eine kompaktere Bauform auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Lager eine Rotationsachse und die Bremseinheit eine Hohlzylinderachse auf. Das Innengewinde im Lagerschild ist derart angeordnet, dass eine Drehachse der Rotorwelle sowie die Rotationsachse und die Hohlzylinderachse nach Anbau des Lagerschildes an die elektrische Maschine miteinander fluchten.
Die Aufgabe wird weiterhin mit einer elektrischen Maschine gelöst, welche einen derartigen Lagerschild mit integrierter Bremseinheit aufweist. Insbesondere ist die elektrische Ma- schine ein Elektromotor. Alternativ kann die elektrische Maschine ein Generator sein.
Nach einer Ausführungsform ist der Lagerschild integraler Bestandteil eines Maschinengehäuses der elektrischen Maschine. Der Lagerschild kann z.B. in einer Seiten- oder Stirnwand des Maschinengehäuses ausgeformt sein. Es reduziert sich die Komponentenzahl für eine derartige elektrische Maschine. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
FIG 1 einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine entlang ihrer Drehachse nach dem Stand der Technik, FIG 2 eine vergrößerte Darstellung eines Lagerschildes der elektrische Maschine gemäß FIG 1,
FIG 3 beispielhaft einen Schnitt durch einen Lagerschild mit einer Bremseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
FIG 4 beispielhaft einen Schnitt durch einen Lagerschild mit einer Bremseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, FIG 5 eine Seitenansicht einer beispielhaften Bremseinheit entsprechend der zweiten Ausführungsform gemäß FIG 4 und
FIG 6 eine Seitenansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Lagerschildes mit der in FIG 5 gezeigten, zum Teil eingeschraubten Bremseinheit.
FIG 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine 1 entlang ihrer Drehachse DA nach dem Stand der Technik.
Die gezeigte elektrische Maschine 1 weist ein Maschinengehäuse 2 auf, in welches ein Stator 3 sowie ein Rotor 4 aufgenommen ist. Der Rotor 4 ist fest mit einer Rotorwelle 5 verbunden. Die Rotorwelle 5 ist an ihrem jeweiligen axialen Wellenende in einem Kugellager 7 drehbar geführt.
Das im Beispiel der FIG 1 gezeigte rechte Lager 7 ist in einem Lagerschild 6 aufgenommen, in welchem das rechte Wellenende WE der Rotorwelle 5 geführt ist. Weiterhin ist im Lagerschild 6 axial benachbart zum Lager 7 eine Wirbelstrombremse als Bremseinheit 8 aufgenommen. Die Bremseinheit 8 ist üblicherweise mittels nicht weiter dargestellter Schrauben fest mit dem Lagerschild 6 verbunden. Typischerweise sind drei bis fünf Schrauben erforderlich, um eine sichere Befestigung der Bremseinheit 8 im Lagerschild 6 zu gewährleisten. Die Anordnung der Schrauben zur Befestigung der Bremseinheit 8 ist in der nachfolgenden FIG 2 im Detail zu sehen.
FIG 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Lagerschildes 6 der elektrischen Maschine 1 gemäß FIG 1. In dieser Darstellung ist besonders gut ein Luftspalt LS zu sehen, welcher zischen einer radialen Innenseite RI der Bremseinheit 8 und einer radialen Wellenaußenseite AR der Rotorwelle 5 ausgebildet ist. Mit ID ist der zugehörige Innendurchmesser der Bremseinheit 8, mit AD der zugehörige Außendurchmesser der Rotorwelle
5 bezeichnet.
In der Schnittdarstellung ist weiterhin ein Bremseinheitskör- per 81 zusehen, in welchem eine kreisförmige Erregerspule 82 aufgenommen ist. Der Bremseinheitskörper 82 ist aus einem magnetisch leitenden Werkstoff, wie z.B. aus Eisen gefertigt.
Der Aufbau der Komponenten 81, 82 der Bremseinheit 8 erfolgt beispielhaft derart, dass sich bereits im stromlosen Zustand der Erregerspule 82 ein Magnetfeld mit einer Vielzahl von Magnetpolen entlang des Innenumfangs der Bremseinheit 8 ausbildet. Die dazu erforderlichen Permanentmagnete sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Das Perma- nentmagnetfeld wirkt über den Luftspalt LS hinweg auf die
Wellenaußenseite AR der Rotorwelle 5 ein. Bei Drehung der Rotorwelle 5 werden dort Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme bewirken ihrerseits ein Magnetfeld, welches dem Wirbelstrommagnetfeld entgegenwirkt und letztendlich ein Brems- moment zum Abbremsen der Rotorwelle 5 bewirkt. In Reaktion dazu wird ein auf die Bremseinheit 8 wirkendes Gegenmoment über die Befestigung der Bremseinheit 8 im Lagerschild 6 abgestützt .
Im rechten Teil der Schnittdarstellung der FIG 2 ist eine
Schraube 10 zur Befestigung der Bremseinheit 8 im Lagerschild
6 zu sehen. Die Schraube 10 ragt durch eine Wandung des Lagerschildes 6 hindurch. Ein nicht weiter bezeichnetes Gewin- deendstück der Schraube 10 ist zur Befestigung in einem korrespondierenden Gewinde des Bremseinheitskörpers 81 der Bremseinheit 8 eingeschraubt. Üblicherweise werden 3 bis 5 Schrauben 10 benötigt, um die Bremseinheit 8 fest im Lager- schild 6 zu fixieren. Im Beispiel der FIG 2 ist der Schraubenkopf der Schraube 10 in einer zylindrischen Aussparung im Lagerschild 6 versenkt. Typischerweise ist zwischen dem Schraubenkopf und dem Lagerschild 6 ein Dichtungsring eingebracht, um ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in das Innere des Lagerschildes 6 zu vermeiden.
Mit dem Bezugszeichen 72 ist ein fest im Lagerschild 6 fixierter Lageraußenring, mit dem Bezugszeichen 71 ein sich mit der Rotorwelle 5 mitdrehender Lagerinnenring bezeichnet. Die Rotorwelle 5 weist zudem einen umlaufenden Kragen 51 auf, welcher der axialen Führung der Rotorwelle 5 durch den Lagerinnenring 71 dient.
Des Weiteren ist eine Innenseite des Lagerschildes 6 derart ausgestaltet, dass das Lager 7 zentriert in den Lagerschild 6 eingelegt werden kann. Hierzu weist der Lagerschild 6 eine erste zylindrische Ausnehmung 61 auf. Zugleich ist die Bremseinheit 8 an einem dem Lager 7 axial angrenzenden Stirnseite derart ausgeformt, dass die Bremseinheit 8 das Lager 7 an seiner axialen Lageraußenseite zu einem gewissen Teil übergreifen kann. Die Bremseinheit 8 weist hierzu an ihrem axialen Einschraubende einen radial ausgebildeten Ringsteg 83 auf, welcher den Lageraußenring 72 und somit das gesamte Lager 7 zentriert im Lagerschild 6 fixiert.
FIG 3 zeigt beispielhaft einen Schnitt durch einen Lagerschild 6 mit einer Bremseinheit 8 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Im Vergleich zur FIG 2 weist die Bremseinheit 8 an ihrer radialen Außenseite RA ein Außengewinde AG zum Einschrauben in ein korrespondierendes Innengewinde IG eines Maschinengehäuses 2 oder eines Lagerschildes 6 der elektrischen Maschine 1 auf. Im Beispiel der FIG 3 umfasst das Außengewinde AG zumindest einen axialen Teil der radialen Außenseite RA. Mit AX eine Außengewindebreite, mit AB eine gesamte axiale Breite der Bremseinheit 8 bezeichnet. Das Außengewinde AG kann im Rahmen der Herstellung der Bremseinheit 8 von außen aufgerollt bzw. eingepresst oder eingeschnitten werden. Dies kann vorteilhaft im Rahmen des „Drehens" des als Drehteil gefertigten Bremseinheitskörpers 81 erfolgen.
Im Besonderen weist die Bremseinheit 8 eine Hohlzylinderachse HA auf. Das Außengewinde AG verläuft spiralförmig um die Hohlzylinderachse HA. Der Verlauf des Außengewindes AG ist besonders deutlich in der nachfolgenden FIG 5 erkennbar.
Die gezeigte Bremseinheit 8 ist eine verschleißfrei arbeitende Wirbelstrombremse. Sie weist unter anderem den magnetisch leitenden Bremseinheitskörper 81 sowie die Erregerspule 82 auf. Deren Spulenrotationsachse fällt mit der Hohlzylinderachse HA zusammen.
Es ist ein zum Außengewinde AG der Bremseinheit 8 korrespondierendes Innengewinde IG an einer Innenseite des Lagerschildes 6 eingebracht. In dieses Innengewinde IG ist die erfindungsgemäße Bremseinheit 8 eingeschraubt. Die Bremseinheit 8 wird so weit eingeschraubt, bis die dem Lager 7 zugewandte axiale Stirnseite der Bremseinheit 8 gegen eine zweite zylindrische Ausnehmung 62 im Lagerschild 6 anläuft. Abschließend wird ein vorbestimmtes, vergleichsweise hohes Anzugsdrehmoment aufgebracht, um die Bremseinheit 8 im Lagerschild 6 festzuziehen. Das Anzugsmoment ist derart bestimmt, dass sich die Bremseinheit 8 im bestimmungsgemäßen Einsatz der elektrischen Maschine 1 nicht lockern und loslösen kann. Insbesondere ist das Anzugsmoment deutlich größer als das maximal auftretende Bremsmoment, welches beim Abbremsen der Ro- torwelle 5 auf die Bremseinheit 8 einwirkt.
Zusätzlich können noch weitere Schraubensicherungen vorgesehen sein, wie z.B. ein Sicherungsklebstoff der Fa. Loctite, welcher in Gewindegänge des Innen- und/oder Außengewindes IG, AG eingebracht wird, oder ein Schweißpunkt, welcher zwischen Bremseinheitskörper 81 und Lagerschild 6 gesetzt wird.
Bei dem Beispiel gemäß FIG 3 ist das Lager 7 nach Anbau des Lagerschildes 6 an die elektrische Maschine 1 näher am axialen Ende der Rotorwelle 5 angeordnet als die Bremseinheit 8. Weiterhin ist das Innengewinde IG im Lagerschild 6 derart angeordnet, dass eine Drehachse DA der Rotorwelle 5, die Rota- tionsachse LA des Lagers 7 sowie die Hohlzylinderachse HA nach Anbau des Lagerschildes 6 an die elektrische Maschine 1 miteinander fluchten.
Eine elektrische Maschine 1 mit einem derartigen Lagerschild 6 mit integrierter Bremseinheit 8 weist vorteilhaft eine kompakte Bauform auf. Zudem weist der erfindungsgemäße Lagerschild 6 ein geringes Gewicht auf, da eine Mindestwandstärke des Lagerschildes 6 für die Befestigungsschrauben 10 nicht mehr erforderlich ist. Weiterhin ist ein Eindringen von Feuchtigkeit oder Staub durch mögliche Spalte zwischen den Befestigungsschrauben 10 und dem Lagerschild 6 nicht mehr möglich. Gleichfalls sind eine Überprüfung der Schraubenbefestigung sowie der Dichtungsringe und gegebenenfalls ein Nachziehen der Schrauben 10 nicht mehr erforderlich.
Darüber hinaus, figürlich jedoch nicht dargestellt, kann der Lagerschild 6 auch integraler Bestandteil eines Maschinengehäuses 2 einer derartigen elektrischen Maschine 1 sein. Das Maschinengehäuse 2 und der Lagerschild 6 können beispielswei- se aus einem Guss gefertigt sein.
FIG 4 zeigt beispielhaft einen Schnitt durch einen Lagerschild 6 mit einer Bremseinheit 8 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Bei der gemäß FIG 4 gezeigten Bremseinheit 8 erfolgt eine Abbremsung der Rotorwelle 5 mittels einer von der Bremseinheit 8 bewirkten axialen Bremskraft, die auf einer Reibfläche RF einer axial gegenüber liegenden und sich drehenden Ankerscheibe 14 aufgebracht wird. Die Ankerscheibe 14 ist axial beweglich und radial fixiert auf der Rotorwelle 5 angeordnet und besteht aus einem magnetisierbaren Werkstoff. Im Beispiel der FIG 4 ist die Ankerscheibe 14 an einem Bremsenflansch 13 montiert, welcher fest mit der Rotorwelle 5 verbunden ist. Die Ankerscheibe 14 ist an dem Bremsflansch 13 axial beweglich angeordnet ist. Zur axialen Führung der Ankerscheibe 14 sind am Bremsenflansch 13 Führungsschrauben 15 angebracht, von denen in der gezeigten Schnittdarstellung nur eine dargestellt ist.
Bei elektrischer Erregung der Bremseinheit 8 bildet sich an der axialen Stirnseite SF der Bremseinheit 8 ein Magnetfeld aus, welches eine axiale wirkende Kraft auf die Ankerscheibe 14 ausübt. Dadurch wird die Ankerscheibe 14 gegen die axiale Stirnseite SF der feststehenden Bremseinheit 8 gepresst. Das dadurch hervorgerufene, in tangentialer Richtung wirkende Bremsmoment bewirkt ein Abbremsen und/oder ein Festhalten der Rotorwelle 5. Mit „tangential" ist eine Richtung um die Drehachse DA der Rotorwelle 5 bzw. der Ankerscheibe 14 herum bezeichnet. Die Ankerscheibe 14 wird mittels einer nicht weiter dargestellten Rückstellfeder in einer inaktiven axialen Position zurückgehalten. Die Bremseinheit 8 kann derart ausgebil- det sein, dass sich das Magnetfeld erst bei Stromerregung der Spule 82 aufbaut. Zur Erfüllung besonderer Sicherheitsauflagen kann die Bremseinheit 8 derart aufgebaut sein, dass das Magnetfeld von in der Bremseinheit 8 angeordneten Permanentmagneten kompensiert wird, wenn die Spule 82 elektrisch er- regt wird.
Die Bremseinheit 8 kann alternativ eine mechanische Bremseinheit sein, mittels derer bei Betätigung der Bremseinheit 8 eine radial wirkende Bremskraft auf eine radiale Wellenaußen- seite AR der Rotorwelle 5 aufbringbar ist. In diesem Fall weist die Bremseinheit 8 zumindest einen Bremsbacken auf, welcher mittels eines elektrischen, mechanischen oder pneumatischen ansteuerbaren Aktors betätigbar ist. Vorzugsweise weist die Bremseinheit 8 zwei sich gegenüberliegende Bremsbacken auf.
FIG 5 zeigt eine Seitenansicht einer beispielhaften Bremsein- heit 8 entsprechend der zweiten Ausführungsform gemäß FIG 4.
Im rechten Teil der FIG 5 ist das auf die radiale Außenseite RA der Bremseinheit 8 aufgebrachte Außengewinde AG zu sehen. Die axiale Außengewindebreite AX beträgt etwa ein Drittel der gesamten axialen Breite AB der Bremseinheit 8. Die axiale Außengewindebreite AX kann sich auch über die gesamte axiale Breite AB der Bremseinheit 8 erstrecken. Zumindest sollte das Außengewinde AG drei, besser fünf Gewindegänge aufweisen.
Die gezeigte Bremseinheit 8 ist üblicherweise ein Drehteil.
Dieses kann, wie im Beispiel der FIG 5 dargestellt, zwei axiale Bereiche mit unterschiedlichen Außendurchmessern aufweisen, wobei der gezeigte rechte Teil einen größeren Außendurchmesser aufweist. Im Rahmen des Abdrehens der beiden axi- alen Teile kann dann das Außengewinde mit aufgerollt bzw. eingepresst oder eingeschnitten werden.
Mit dem Bezugszeichen 11 ist eine Zuleitung mit zwei Leitungsadern bezeichnet. Über diese kann die Erregerspule 82 mit einem elektrischen Strom erregt werden. Die gezeigte
Bremseinheit 8 ist technisch derart ausgelegt, dass sich bereits im elektrisch nicht erregten Zustand ein Permanentmagnetfeld an der Stirnseite SF der Bremseinheit 8 ausbildet. Dadurch wird auch bereits die axial gegenüberliegende Anker- scheibe 14 angezogen und gegen die axiale Stirnseite SF der Bremseinheit 8 gepresst. Die Rotorwelle 5 ist somit bereits abgebremst bzw. festgehalten. Wird die Erregerspule 82 schließlich mit Strom versorgt, so wird dem Permanentmagnetfeld das Magnetfeld der Erregerspule 82 überlagert. Bei einem vorgegebenen bestimmten Erregerstrom ist die axiale Stirnseite SF der Bremseinheit 8 quasi feldfrei. Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn die elektromagnetische Bremse zum Abbremsen der Rotorwelle 5 bei Ausfall einer Stromversorgung automatisch einsetzen soll bzw. muss.
FIG 6 zeigt eine Seitenansicht eines beispielhaften erfin- dungsgemäßen Lagerschildes 6 mit der in FIG 5 gezeigten, zum Teil eingeschraubten Bremseinheit 8.
Der gezeigte Lagerschild 6 ist vorzugsweise ein Gussteil, wie z.B. aus Stahl oder Aluminium. In rechten Teil der FIG 6 ist eine Aussparung LO zur Aufnahme eines Lagers 7 dargestellt. Das Lager 7 selbst ist in dieser Darstellung nicht gezeigt. Im linken Teil ist die Bremseinheit 8 zu sehen, welche nur ansatzweise in ein in dieser Darstellung nicht sichtbares Innengewinde IG eingeschraubt ist. Zum Einschrauben kann die Bremseinheit 8 an der axialen Stirnseite, welche der axialen Einschraubseite gegenüberliegt, Ausnehmungen zur Aufnahme eines entsprechenden Werkzeuges aufweisen. Mit dem Bezugszeichen 12 sind Befestigungsbohrungen zur Befestigung des Lagerschildes 6 am Maschinengehäuse 2 vorhanden.

Claims

Patentanspruch
1. Bremseinheit zum Abbremsen und/oder Festhalten eines Wellenendes (WE) einer Rotorwelle (5) einer elektrischen Maschi- ne (1), wobei die Bremseinheit eine hohlzylindrische Bauform aufweist und wobei das Wellenende (WE) der Rotorwelle (5) durch die Bremseinheit geführt ist, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass die Bremseinheit an ihrer ra¬ dialen Außenseite (RA) ein Außengewinde (AG) zum Einschrauben in ein korrespondierendes Innengewinde (IG) eines Maschinen¬ gehäuses (2) oder eines Lagerschildes (6) der elektrischen Maschine (1) aufweist.
2. Bremseinheit 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 das Außengewinde (AG) zumin¬ dest einen axialen Teil (AX) der radialen Außenseite (RA) um- fasst .
3. Bremseinheit nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bremseinheit eine
Hohlzylinderachse (HA) aufweist und dass das Außengewinde (AG) spiralförmig um die Hohlzylinderachse (HA) verläuft.
4. Bremseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bremsein¬ heit eine elektromagnetische Bremse ist.
5. Bremseinheit nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bremseinheit eine Wirbel- strombremse ist.
6. Bremseinheit nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels der Bremseinheit eine axial wirkende Bremskraft auf eine Reibfläche (RF) einer auf der Rotorwelle (5) axial beweglich angeordneten und radial fixierten Ankerscheibe (14) aufbringbar ist.
7. Bremseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bremsein¬ heit eine mechanische Bremseinheit ist.
8. Bremseinheit 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 mittels der Bremseinheit eine radial wirkende Bremskraft auf eine radiale Wellenaußenseite (AR) der Rotorwelle (5) aufbringbar ist.
9. Bremseinheit nach Anspruch 8, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass die Bremseinheit zumindest ei¬ nen Bremsbackem aufweist, welcher mittels eines elektrischen, mechanischen oder pneumatischen ansteuerbaren Aktors betätigbar ist.
10. Lagerschild mit einer Aufnahme für zumindest ein Lager (7) zur Führung eines Wellenendes (WE) einer Rotorwelle (5) einer elektrischen Maschine (1) und mit einer im Lagerschild befestigten Bremseinheit (8), d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, dass an einer Innenseite des Lagerschildes ein Innengewinde (IG) eingebracht ist und dass in das Innen¬ gewinde (IG) eine Bremseinheit (8) nach einem der vorangegan¬ genen Ansprüche eingeschraubt ist.
11. Lagerschild nach Anspruch 10, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass das Lager (7) nach Anbau des Lagerschildes an die elektrische Maschine (1) näher am axia¬ len Ende der Rotorwelle (5) angeordnet ist als die Bremsein¬ heit (8) .
12. Lagerschild nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Lager (7) eine Rotati¬ onsachse (LA) aufweist, dass die Bremseinheit (8) eine Hohl- zylinderachse (HA) aufweist und dass das Innengewinde (IG) im Lagerschild derart angeordnet ist, dass nach Anbau des Lager¬ schildes an die elektrische Maschine (1) eine Drehachse (DA) der Rotorwelle (5) sowie die Rotationsachse (LA) und die Hohlzylinderachse (HA) miteinander fluchten.
13. Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, mit ei¬ nem Lagerschild (6) mit integrierter Bremseinheit (8) nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Lagerschild (6) inte¬ graler Bestandteil eines Maschinengehäuses (2) der elektri¬ schen Maschine (1) ist.
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