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Durch Wechselstrom unmittelbar elektromagnetisch gesteuerte Bremse
für Wechsel- oder Drehstrommotoren Die Erfindung betrifft eine durch Wechselstrom
unmittelbar elektromagnetisch gesteuerte Bremse für Wechsel- oder Drehstrommotoren.
Die Aufgabe besteht darin, eine Bremse mit möglichst hoher Bremskraft ohne hohe
Stromverluste bei geringster Baugröße, ferner mit größter Lüft- und Einfallgeschwindigkeit
sowie mit einer bestimmten hohen Schaltzahl je Minute zu schaffen. Die Bremse soll
sich einfach und sicher als Ganzes am Motor anbauen lassen; ihre Teile sollen gegen
Erschütterung gesichert und gegen Verschmutzung geschützt sein. Schließlich darf
die Bremse beim Lauf des Motors eine bestimmte Höchsttemperatur nicht überschreiten,
zumal der Motor sich beim Lauf oftmals selbst stark erwärmt.
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Durch Wechselstrom, vorwiegend durch ringförmige Spulen mit Mehrphasenwechselstrom
unmittelbar gespeiste elektromagnetische Bremsen für Wechsel- oder Drehstrommotoren
sind bereits bekannt. Hierbei dienen radial und sternförmig angeordnete lamellierte
Magnetjoche und ihnen gegenüber angeordnete Anker zum Lüften sowie Federn zum Einfallen
der Bremse. Die Magnetjoche sind entsprechend dem Mehrphasenstrom verschiedentlich
mehr als zweischenklig und- ebenso wie die Ankerauf Scheiben befestigt, die in einer
bekannten Ausführung fest auf der Motorwelle sitzen, während die an der rotierenden
Ankerscheibe befestigte Bremsscheibe einer am Motor befestigten Bremsfläche gegenübersteht.
Bei einer weiteren bekannten Bauart sind die Trägerscheiben der Magnetjoche und
Anker am Motorgehäuse auf verhältnismäßig langen Stehbolzen unter Einschaltung von
mehreren Schraubenfedern befestigt, die gleichzeitig die Bremsscheiben tragen. Diese
letztere Bauart ist verhältnismäßig sper-rig und läßt keinen kompakten Bremsblock
erkennen. Um insbesondere beim Betrieb mit hohen Schaltzahlen eine genügende Betriebssicherheit
zu erreichen, müssen hierbei sehr hohe Ansprüche an die Montagegenauigkeit der einzelnen
Bremsbestandteile gestellt werden. Weiterhin sind ähnliche elektromagnetische Bremsen
mit konischen Bremsscheiben bekanntgeworden, die jedoch für Gleichstrombetrieb bestimmt
sind und somit bei Anschluß an Wechselspannung besonderer, zusätzlicher Einrichtungen
bedürfen. Diese bekannten Bremsen besitzen auch Lüfter, die meist nur am Anfang
wirksam sind, so daß sich die Wärme um die Magnetjoche und in den Spulen staut,
zumal ruhende Luft um diese Teile herum ein schlechter Wärmeleiter ist. Auch ist
die Anbringung einer blockartigen Bremse an einem Motor bei einem gleichstromgespeisten
Ringmagneten mittels Befestigungsschrauben durch den Ringmagneten bekannt. Diese
Anordnung bringt Verluste im Magneten mit sich und überträgt Wärme von der Bremse
auf den Motor. Ferner ist ein solcher Magnet zu träge und daher für hohe Schaltzahlen
nicht verwendbar. Auch wird die in den Magnetjochen und dem Spulendraht entstehende
Wärme durch die Einbettung dauernd nach außen und an Rippen, Spalte, Schlitze und
Öffnungen gebracht, wo die Kühlluft vorbeistreicht, die die Wärme abführen soll.
Stehende Luft als Umgebung der wärmeerzeugenden Teile, wie bei den bekannten Einrichtungen
vorhanden, ist aber ein schlechter Wärmeleiter, so daß die Wärme gestaut wird. Kühlluft,
die an die Joche, Anker und Spulen ohne Umhüllung dringt, bringt wiederum Schmutzteilchen
aus der Luft mit, die sich an diesen Teilen ablagern und so zu Verschmutzungen führen.
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Man hat auch schon Solenoide mit einem Aluminiumgehäuse zur Ableitung
der Wärme und Sicherung gegen Schmutz umgeben. In dem Gehäuse sind hierbei lamellierte
Bleche zur Verstärkung der Solenoide vorgesehen, welche selbst um einen Aluminiumkern,
in dem sich ein Pol befindet, gewickelt sind, so daß ein Eisenteil in das Solenoid
zu dem Pol bewegt wird. Diese Ausgestaltung ist völlig andersartig als beim Gegenstand
der Erfindung; abgesehen davon wird ein wesentlicher Teil der Wärme an den zu regelnden
Teil, ein Ventil, übermittelt, was im Falle der Bremse bei einem Elektromotor unerwünscht
ist.
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Erfindungsgemäß ist daher bei einer durch Wechselstrom unmittelbar
elektromagnetisch gesteuerten Bremse für Wechsel- oder Drehstrommotoren, die durch
eine ringförmige Spule gesteuerte, radial und sternförmig zur Motorwelle angeordnete
lamellierte Magnetjoche und Anker zum Lösen der Bremse und Schließen durch Federkraft
aufweist, ein am Motorgehäuse
anflanschbarer, ringtopfförmiger,
mit einem Hohlraum um die Welle versehener Block aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff,
vorzugsweise Aluminium, vorgesehen, der die lamellierten U-Magnetjoche radial und
sternförmig eingebettet derartig umschließt, daß die U-Magnetjoche durch eine gemeinsame
ringförmige Spule mit Einphasenwechselstrom erregt werden und daß an den freien
Enden der U-Magnetjoche Kurzschlußrahmen angeordnet sind. Ferner befindet sich gegenüber
dem Block mit den U-Magnetjochen eine- Scheibe, ebenfalls aus nichtmagnetisierbaremWerkstoff,
vorzugsweise Aluminium, in die lamellierte I-Anker radial und sternförmig, der Anzahl
und Anordnung der Magnetjoche entsprechend, eingebettet sind. Diese Scheibe dient
als Träger für den Innenkonus der Bremse und ist mit einer im Hohlraum des Blockes
axial verschiebbaren Nabe versehen. Der Block mit den U-Magnetjochen und die Trägerscheibe
zur Aufnahme der Anker und des Bremskonus sind allseitig dadurch der Wärmeableitung
ausgesetzt, daß der Block außen am Umfang Kühlrippen in axialer Richtung aufweist,
die im Luftstrom eines in an sich bekannter Weise an der Bremsscheibe angebrachten
Lüfters liegen. Schließlich sollen die U-Magnetjoche bzw. die I-Anker zusätzlich
z. B. durch Nuten in entsprechenden Vorsprüngen des nichtmagnetisierbaren Blockes
bzw. in der ihm gegenüberliegenden Scheibe gehaltert sein. Die Einbettung der Joche
in einen Block aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, und
die Einbettung der Anker in ähnlicher Weise in eine Scheibe gewährleistet sowohl
die ständige gute Wärmeableitung aus den eingebetteten Teilen als auch die unbedingt
feste Halterung der Teile bei Betrieb mit häufigen hohen Beanspruchungen durch Ein-
und Ausschalten der Bremse. Diese Einbettung der Joche und Anker ist bei modernen
Gießverfahren nicht umständlicher als die Anbringung der einzelnen Joche und Anker
auf Scheiben und deren Befestigung. Im Gegenteil, durch moderne Gießformen und Vorbereitung
wird die Fertigung hoher Stückzahlen nach Art von Massenartikeln ermöglicht. Die
Gestaltung zu einem Block ermöglicht ferner dessen einfache Anbringung als ringtopfförmiger
Körper mit DIN-Flansch an den Motor und die Fernhaltung der Wärme vom Motor.
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Durch Einphasenwechselstrom und zweischenklige U-Magnetjoche wird
eine kleine Baugröße erreicht, durch stärkeren Spulendraht eine bessere mechanische
Sicherheit erzielt. Der Abfallneigung des einphasigen Wechselstroms wird durch die
an den Schenkelenden der Magneten angebrachten Kurzschlußrahmen vorgebeugt, die
während des Stromdurchganges ein gegenüber dem Erregerfeld um 90° verschobenes Magnetfeld
aufbauen, so daß die Wir- ; kung eines Zweiphasenwechselstroms zu erwarten ist.
Die sich daraus ergebenden Eigenschaften sind daher eine einfache und betriebssichere
Bauart, Eignung für hohe Schaltzahlen, die Möglichkeit der Fertigung großer Stückzahlen,
Schutz gegen Wärme und Schmutz sowie die Erreichung größter Bremskra t bei geringem
Gewicht und kleiner Baugröße.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und
zwar zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch die Achse der Motorwelle und zwar im oberen
Teil, gemäß Schnittlinie A der Fig. 2, im unteren Teil gemäß Schnittlinie B der
Fig. 2, . Fig. 2 eine Ansicht gemäß Linie C der Fig.1. Zum Abbremsen eines links
in der Zeichnung angedeuteten Wechsel- oder Drehstrommotors mit dem Läufer 23 auf
der Welle 7 dient die nachstehend beschriebene Bremse. Die Welle 7 greift durch
das Motorgehäuse 24 und ist in diesem mittels eines Wälzlagers gelagert; das Gehäuse
ist durch eine Scheibe 25 am Wälzlager gegen Staub abgeschlossen. Am rechten Ende
der Welle? sitzt hinter einem Bund die Bremsscheibe 9 mit dem Bremskonus und an
sich bekannten Lüfterflügeln 16; die Bremsscheibe 9 ist mit einer Schraube und Scheiben
zum Nachstellen beim Abrieb des Bremsbelages befestigt.
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Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind radial und sternförmig zur
Welle 7 mehrere lamellierte U-Magnetjoche 1 angeordnet, die durch nichtmagnetisierbaren
Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, in einem robusten Block 2 zusammengehalten werden
und dadurch sowohl gegen Staub und Schmutz geschützt als auch guter Wärmeableitung
ausgesetzt sind. Der leerdurch gebildete ringtopfförmige Magnetkörper 1., l besitzt
am Umfang axiale Kühlrippen 17 und ist mit dem Gehäuse des Motors durch DIN-Flansch
mittels Schrauben verbunden. An den Polenden '.der Magnete 1 sind Kurzschlußrahmen
3 aufgesetzt, um die Halteleistung der Magneten zu erhöhen und die Brummneigung
zu unterdrücken. Die den U-Magnetjochen 1 gegenüberliegenden und ihnen an Zahl entsprechenden,
ebenfalls lamellierten I-Anker 4 werden wie die Magneten 1 durch nicht magnetisierbaren
Werkstoff, ebenfalls vorzugsweise Aluminium, zusammengehalten und sind zu einer
Trägerscheibe 5 für den inneren Bremskonus gestaltet. Die Einbettung der U-Magnetjoche
bzw. der I-Anker in den nicht` magnetisierbaren Werkstoff erfolgt durch Verbundguß.
In dem Verbundguß werden die U-Magnet= joche 1 bzw. die I-Anker 4, durch Nasen 21
und 22 gesichert, verankert. Die Zahl und Größe der U-Magnetjoche und I -Anker richtet
sich nach. der notwendigen Leistung. Die Trägerscheibe 5 ist durch Haltebolzen 10
gegen Verdrehen gegenüber dem Block 1, 2 gesichert und trägt am Umfang den konischen
Bremsbelag 6. Diese Trägerscheibe 5 weist ferner eine Nabe mit dem Führungsstück
26 auf, in dem eine Schraubenfeder 8 angeordnet ist, die links gegen eine Nase an
der Scheibe 25 im Gehäuse und rechts gegen eine Nase an der Trägerscheibe 5 anliegt.
Zwischen dem Führungsstück 26 und dem Block 2, z. B. an letzterem, befindet sich
eine Führungsbuchse 19. Eine allen U-Magnetjochen 1 gemeinsame ringförmige Spule
11, die in einer ringförmigen Ausnehmung des Magnetblockes 1, 2 liegt, erhält Wechselstrom
unmittelbar zusammen mit dem Motor.
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Liegt nach Einschalten des Motors die ringförmige Spule 11 an Einphasenwechselstrom
und erregt die Magnetjoche, so wird die Trägerscheibe 5 durch' die 1-Anker 4 an
den Block 1, 2 herangezogen und gibt die Bremsscheibe 9 frei. In den magnetisierten
U-Magnetjochen entsteht ebenso wie in der Spule Wärme, die durch das Aluminium als
guter Wärmeleiter nach außen zu den im Strom des Lüfters liegenden Kühlrippen 17
geleitet wird. Gleichzeitig entsteht zwischen den Flächen von Innen- und Außenkonus
ein Spalt, durch den die Luft von dem vorbei streichenden Luftstrom abgesaugt wird
und durch öffnungen am Lüfter unter der Nabe nachströmt. Beim Ausschalten des Motors
wird die Trägerscheibe 5 in
axialer Richtung durch die Schraubenfeder
8 an den Außenkonus der Bremsscheibe 9 fest angedrückt und ist hierbei durch die
Haltebolzen 10 gegen Verdrehung gesichert. Der konische Bremsbelag 6 kann auch scheibenförmig
sein und axial auf eine oder mehrere Bremsscheiben, z. B. Lamellen, wirken.