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Die Erfindung bezieht sich auf eine Stillstandsbremse für asynchrone
Elektromotoren mit einer im Motorgehäuse gegen eine Verdrehung gesicherten Scheibe,
einer auf der Motorwelle verschiebbar angeordneten Gegenscheibe und mindestens einem
Dauermagneten.
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Bei bekanntgewordenen Bremsvorrichtungen für Elektromotoren sind die
beim Bremsen aneinander zur Anlage kommenden Flächen einer festen Scheibe und einer
auf der Welle verdrehungssicher angeordneten Scheibe mit Reibbelägen versehen, deren
Reibungskoeffizienten und aufgebrachte Drücke für die Verzögerung maßgebend sind.
Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung der eingangs genannten Art ist ein ringförmiger
Dauermagnet auf der mit der Welle rotierenden Scheibe angeordnet, während die feste
Scheibe eine gegenüber dem Dauermagneten angeordnete Erregerwicklung aufweist, deren
bei Einschalten des Motors sich aufbauendes Magnetfeld dem des Dauermagneten entgegengerichtet
ist, so daß sich der bremsende Eingriff durch axiales Verschieben der Scheiben voneinander
fort löst. Bei Ausschalten des Motors verschwindet das Feld der Erregerspule, so
daß sich die Scheiben auf Grund des Magnetfeldes des Dauermagneten aufeinander zu
verschieben und mit ihren Reibbelagsflächen in bremsenden Eingriff miteinander treten.
Dabei ist ausdrücklich betont, daß auch bei vollständigem Abrieb der Bremsbeläge
die vom Magnetfluß des Dauermagneten durchsetzten Flächen der Scheiben nicht aneinander
zur Anlage kommen. Demnach ist die aufzubringende Anpreßkraft allein ausschlaggebend
für die Verzögerungswirkung der Bremse; diese Anpreßkraft muß von dem Dauermagneten
ausgeübt werden, wobei der Magnetfluß sich immer über einen je nach Abnutzung der
Reibungsbeläge unterschiedlich großen Luftspalt schließen muß. Weiterhin nachteilig
ist, daß der somit relativ großvolumige und schwere Dauermagnet gegen Fliehkräfte
gesichert angebracht werden muß.
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Es ist Aufgäbe der Erfindung, die Anordnung des Dauermagneten mechanisch
einfacher zu gestalten und dessen Flußführung mit dem Ziel einer erhöhten Bremswirkung
zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der Randstirnfläche
der ringförmigen, tellerartig gewölbten Scheibe und der dazu konzentrischen Ringfläche
einer Abstufung im Lagerdeckel, auf dessen Innenseite der Dauermagnet und darauf
die Ringscheibe befestigt ist, eine Auflagefläche für die flanschartig gestaltete
Gegenscheibe gebildet ist und daß der vom Dauermagneten ausgehende magnetische Fluß
im Stillstand der Motors über die Ringscheibe, die dem Rand der Ringscheibe zugeordnete
Zone der Gegenscheibe und den Lagerdeckel geschlossen ist.
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Auf diese Weise ist der Dauermagnet auf der feststehenden und nicht
mehr auf der rotierenden Scheibe angeordnet, so daß seine Befestigung keine Aufnahme
von Fliehkräften erfordert und das Träg- i heitsmoment des drehbaren Motorteils
herabgesetzt ist.
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Die Bremswirkung wird durch die direkte Berührung der ferromagnetischen
Teile, die den magnetischen Kreis des Dauermagneten annähernd luftspalt- i frei
schließen, beträchtlich erhöht, weil magnetisierte metallische Teile aneinander
reiben. Reibelemente, die zwischen den Scheiben Platz finden können, dienen in erster
Linie einer Dämpfung des Schlages beim Zusammenstoßen der Scheiben zu Beginn des
Preßvorganges und einer zusätzlichen Reibung und Geräuschdämpfung während der Bremsung.
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Dabei ist vorzugsweise die Gegenscheibe auf einem auf der Welle verschiebbar
angeordneten, hohlzylindrischen Körper aus unmagnetischem Werkstoff befestigt, auf
welchem eine magnetisierbare Buchse mit angesetztem Flansch angeordnet ist, der
dem Rotor zugewandt ist.
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Mit Vorteil ist die Buchse und/oder die Gegenscheibe auf dem Körper
axial verstellbar.
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Zur Erzielung einer stärkeren Bremswirkung kann es vorteilhaft sein,
daß die von dem Magnetfluß des Dauermagneten durchsetzten, sich gegenüberliegenden
Flächen der Scheibe und der Gegenscheibe zur Erzielung einer stärkeren Bremswirkung
durch Wirbelstrombildung mit Rillen versehen sind, die bei Verdrehung der Scheiben
gegeneinander eine Magnetfeldänderung bedingen.
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Durch eine weiterhin bekannte Bremsvorrichtung, die allerdings ohne
Dauermagnet arbeitet, ist es grundsätzlich bekannt, das Lösen der Bremse mittels
vom Rotor ausgehender magnetischer Kräfte zu bewirken, so daß eine besondere Erregerwicklung
entfallen kann. Die der Gegenscheibe zugewandte Rotorstimseite ist dabei mit einem
Polkörper versehen, der die Enden der Läuferstäbe aufnimmt und den diese verbindenden
Kurzschlußring U-förmig umschließt. Beim Einschalten des Motors tritt durch den
hohen Rotorstrom ein starker magnetischer Fluß um den Kurzschlußring herum auf,
der für das Lösen der Bremse ausgenützt wird. Gegen Ende des Hochlaufens des Rotors
und während des Betriebes ist der Rotorstrom sehr gering. Die Lösung der Bremse
wird dann aufrechterhalten durch den nunmehr starken Statorfluß, der durch eine
etwas längere Ausbildung des Stators gegenüber dem Rotor in den Polkörper eindringt
und von diesem aus über eine besondere Austrittsfläche eine magnetische Kraft zur
Verfügung stellt.
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Zur Erleichterung des Verständnisses des Erfindungsgegenstandes wird
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel erläutert.
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In der Zeichnung ist ein asynchroner Elektromotor dargestellt, der
mit einer Bremse nach der Erfindung ausgerüstet ist. Der Motor ist zum größten Teil
in seiner normalen Bauweise dargestellt, d. h. er hat eine Welle 1, die auf Kugellagern
2 und 16 ruht, die fest mit den Lagerdeckeln 3 und 15 verbunden sind, und die an
einem Ende .den Ventilator 19 trägt, welcher in dem Raum 14 untergebracht ist. Den
seitlichen Abschluß bildet das Gehäuse 5. An dem Gehäuse ist das Statorblechpaket
21 mit den zugehörigen Spulen 4 angebracht. Der Rotor besteht aus dem Blechpaket
6 mit den die Leiterstäbe aufnehmenden Nuten. Die Leiterstäbe sind an beiden Enden
durch die Ringe 22 und 23 kurzgeschlossen. Der Ring 22 ist in Tragstücken 8 mit
U-förn-iigem Querschnitt untergebracht, die an der Frontseite des Rotorblechpaketes
unter Zwischenlage eines Streifens 24 aus unmagnetischem Material befestigt sind.
Diese Tragstücke 8 sind regelmäßig verteilt, und ihre Anzahl entspricht der Anzahl
der Nuten im Rotorblechpaket.
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Das Rotorblechpaket 6 ist kürzer als das Statorblechpaket 21, so daß
die Tragstücke 8 zum Teil über die Stirnfläche des Ständerblechpaketes hervorragen.
Durch
die Tragstücke 8 ist ein ringförmiger Raum gebildet, der eine Feder 7 aufnimmt,
deren eines Ende sich gegen die Stirnfläche ,des Läuferblechpaketes 6 abstützt.
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Auf der Welle 1 ist zwischen dem Kurzschlußring 22 und dem Lagerdeckel
15 ein hohlzylindrischer Körper 10 aus nichtferromagnetischem Material befestigt,
auf dessen rotorseitiges Ende eine Flanschbuchse 9 aufgeschraubt ist, so daß der
Abstand zwischen der Flanschbuchse 9 und der am anderen Ende des Körpers 10 befestigten
Gegenscheibe 11 eingestellt werden kann.
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Der Lagerdeckel 15 trägt auf seiner konkaven Seite die Dauermagnete
13, die auch aus einem einzigen Ringstück bestehen können. An den Dauermagneten
ist eine ringförmige, tellerartig gewölbte Scheibe 12 befestigt, deren aufgebogener
Rand der beweglichen Gegenscheibe 11 gegenübersteht. Die Teile 15, 12 und
11 sind von dem von den Dauermagneten ausgehenden magnetischen Fluß durchsetzt,
so daß die Gegenscheibe 11 bei stillstehendem Motor durch die magnetischen Kräfte
zur Anlage auf der Randstirnfläche der Scheibe 12 und einer zu dieser konzentrischen
Ringfläche einer Abstufung im Lagerdeckel 15 gebracht wird.
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Der konkave Teil der Scheibe 12 nimmt einen Ring 25 aus einem zur
Bildung einer Reibfläche geeigneten Material auf. Die Reibfläche dient gleichzeitig
auch dazu, den Schlag zu dämpfen, wenn die Gegenscheibe 11 von den konzentrischen
Ringflächen angezogen wird. Der Reibring 25 ist für die Erfindung nicht von grundlegender
Bedeutung.
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Wenn der Motor abgeschaltet ist, befindet sich der axial bewegliche
Körper 10 zusammen mit der Gegenscheibe 11 und der Buchse 9 in der in der Abbildung
wiedergegebenen Stellung, d. h., die Gegenscheibe 11 ist von den Magneten 13 durch
Schließen des magnetischen Kreises angezogen.
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Wird der Motor eingeschaltet, entsteht beim Anlassen ein hoher Strom
im Rotor, der durch die Ringe 22 und 23 kurzgeschlossen ist. Die Tragstücke 8, die
jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nuten angeordnet sind, bilden einen Ring,
in welchem sich der induzierte Fluß konzentriert, der sich über den Flansch der
Buchse 9 schließt. Da die von dem Ring ausgehende magnetische Kraft stärker ist
als die der Dauermagnete 13, löst sich ,die Gegenscheibe von der Ringscheibe 12
und legt sich an den durch die Tragstücke 8 gebildeten Ring an, während sich der
Rotor frei dreht.
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Während der Motor auf seine Nenndrehzahl hochläuft, verringert sich,
infolge der Abnahme des Rotorstromes, das magnetische Feld, jedoch bleibt die Buchse
9 auf Grund des vom Stator ausgehenden Magnetfeldes, das infolge der Verkürzung
des Rotors die Tragstücke 8 durchsetzt, weiterhin angezogen.
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Wird der Motor abgeschaltet, so wird der Körper 10 durch die Feder
7 in Richtung auf die Scheibe 12 bewegt, bis schließlich die Anziehungskraft des
Dauermagneten ausreicht, die Gegenscheibe 11 an den Rand der Scheibe 12 zur Anlage
zu bringen und so den gewünschten Bremseffekt zu erzielen. Die Feder 7 kann in einigen
Fällen weggelassen werden, z. B. wenn im Betrieb des Motors der Weg des Körpers
10 sehr klein ist und sich infolgedessen die Gegenscheibe 11 innerhalb der Einflußzone
des Dauermagneten dreht.
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Die Einstellung :des Abstandes zwischen der Buchse 9 und deren Gegenscheibe
11 ist zur Erzielung einer guten Bremsleistung wichtig. Diese Einstellung ist leicht
durchführbar, da die Buchse 9 auf den Körper 10 aufgeschraubt ist und infolgedessen
auf die gewünschte Stellung einstellbar ist.
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Zur Erzielung einer stärkeren Bremswirkung kann es vorteilhaft sein,
die Scheibe 12 und die Gegenscheibe 11 mit Rillen zu versehen, die eine Änderung
des Magnetfeldes in der Berührungszone mit sich bringen. Die stärkere Bremswirkung
tritt auf Grund von Wirbelströmen ein, die durch die Bewegung der beiden Teller
während des Bremsprozesses entstehen.