DE3125668C2 - Elektromagnet für eine Bremse oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten für eine Bremse oder dergleichen, bei dem die Reibfläche Teil eines Reibbelages ist, der durch eine relativ dünne Schicht aus Reibmaterial gebildet wird, in die magnetisierbare Einsätze eingebettet sind, welche Polflächen des Magneten bilden. Der Reibbelag kann dabei nach seiner Abnutzung schnell und bequem gegen einen neuen Reibbelag ausgewechselt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten für eine Bremse oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Ein Elektromagnet dieser Art der für eine elektrisch steuerbare Bremse bestimmt ist ist in der US-PS 41 72 242 beschrieben. Der bekannte Elektromagnet weist eine gestanzte Platte aus magnetisierbarem Metallblech und mindestens einen Pol auf, der durch einen Zapfen gebildet wird, der aus billigem Stabmaterial her gestellt und leicht mit der gestanzten Platte verbunden werden kann. Dabei ist der Zapfen von einer elektrischen Spule umgeben, so daß die Pole des Magneten bei erregter Spule von einem Anker angezogen werden und

so diesen durch Reibung abbremsen. Die Hauptreibfläche des Magneten wird dabei durch ein Stück eines Reibmaterials gebildet, welches die Zwischenräume zwischen den Polen füllt. Das Reibmaterial hat dabei die Form eines ziemlich dicken Blockes, dessen äußere, aktive Fläche im wesentlichen mit dem äußeren Ende des Zapfens fluchtet.

Während der Elektromagnet gemäß der US-PS 41 72 242 vergleichsweise wirtschaftlich herstellbar ist, ist andererseits der dicke Block aus Reibmaterial relativ teuer, und außerdem muß der gesamte Elektromagnet ausgetauscht werden, wenn eine entsprechende Abnutzung der Pole und der aktiven Fläche des Blockes aus Reibmaterial eingetreten ist.
Bei einem anderen, aus der US-PS 36 68 445 bekannten Elektromagneten für eine Bremse ist als weichmagnetisches Element eine Art Topfkern vorgesehen, der eine Ringnut aufweist, in die die Spule eingelegt ist. Der bekannte Elektromagnet weist einen Reibbelag auf.

dessen Einsätze mit den angrenzenden Teilen mittels einer Vergußmasse verklebt sind, so daß ebenfalls der gesamte Elektromagnet ausgetauscht werden muß, wenn eine entsprechende Abnutzung der als Pole dienenden Einsätze und der aktiven Fläche des Reibmaterials eingetreten ist, wobei noch hinzukommt, daß der Elektromagnet wegen des relativ komplizierten Topfkerns in der Herstellung vergleichsweise teuer ist

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Elektromagneten anzugeben, bei dem man zunächst einmal bei gleicher Reib- bzw. Bremsfläche weniger Reibmaterial benötigt und der ferner derart ausgebildet ist, daß er nach einem Verschleiß des ursprünglich eingesetzten Materials schnell und bequem mit einer neuen Reibfläche nachrüstbar ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ei-.nen Elektromagneten mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagneten besteht darin, daß nur eine relativ dünne Schicht aus Reibmaterial vorgesehen ist, welche die Reibfläche bildet und in der Einsätze aus magnetisierbarem Material vorgesehen sind, die die aktiven Polflächen der Magnetanordnung bilden. Der gesamte Reibbelag, d. h. das Reibmaterial mit den Einsätzen, kann nun nach einem Verschleiß leicht ausgetauscht und durch einen neuen ersetzt werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagneten besteht darin, daß die Polflächen der Einsätze und das Reibmaterial leicht und billig geschliffen werden können, um einen Reibbelag mit flachen und parallelen Oberflächen zu erhalten.

Es ist auch ein Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagneten, daß die Spule nicht von dem isolierenden Reibmaterial umgeben ist, so daß eine bessere Wärmeabstrahlung nach außen erreichbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Elektromagnet außen von einem die Wärme abstrahlenden Gehäuse umgeben ist, so daß eine Überhitzung des Reibbelages vermieden wird, die eine vorzeitige Nachrüstung erforderlich machen würde.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die magnetischen Pole durch das sie umgebende Reibmaterial selbst magnetisch gegeneinander isoliert sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bremse mit einem Elektromagneten gemäß der Erfindung;

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch den Elektromagneten der Bremse gemäß F i g. 1 längs der Linie 2-2 in dieser Figur;

Fig.3 einen Querschnitt durch den Elektromagnet gemäß F i g. 2 längs der Linie 3-3 in dieser Figur und

F i g. 4 eine Seitenansicht des Elektromagneten gemäß F i g. 2 und 3, wobei einige Teile aufgebrochen und andere im Schnitt dargestellt sind und wobei der Reibbelag von den übrigen Teilen des Magneten abgehoben ist.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Elektromagneten 10 in Verbindung mit einer Bremse 11. Die Bremse weist dabei eine Bremsscheibe aus Stahl auf, die nachstehend als Anker 12 des Elektromagneten 10 bezeichnet wird und die mit einer antreibbaren Welle 14 verbunden ist. Wenn der Elektromagnet 10 erregt ist, erfaßt er den Anker 12 reibschlüssig und bremst diesen (und damit die Welle 14) ab. Beim AusfüHrungsbeispiel ist die Bremse J1 eine sog. »Spannungsbremse«, wie sie für Textilmaschinen verwendet wird. Wenn der Magnet 10 erregt wird, setzt er also den als Bremsscheibe dienenden Anker 12 nicht vollständig still, sondern bremst diesen nur ab, um die Drehung der Welle 14 zu kontrollieren.
Der Elektromagnet 10 ist auf zwei Zapfen 15 montiert, die in einem Bügel 16 gehaltert sind, der seinerseits an einem stationären Rahmen 17 (F i g. 1) befestigt ist Auf jedem der Zapfen 15 sitzt dabei — Fig. 2 — eine Schraubenfeder 18, die den Magneten 10 schwach gegen den Anker 12 drückt

Der Elektromagnet 10 selbst weist eine flache Platte 20 aus schmiedbarem Material mit niedriger Reluktanz auf, beispielsweise aus StahL Die Platte 20 kann billig als einstückiges Stanzten aus Stahlblech hergestellt werden und besitzt jeweils im gleichen Abstand von einer Mit-

telöffnung 22 zwei äußere öffnungen 21. Dabei ist die Platte etwas länglich bzw. oval und außerdem schwach V-förmig, bzw. insgesamt etwa herzförmig ausgebildet In die Mittelöffnung 22 ist ein zylindrischer Zapfen 23 mit relativ großem Durchmesser eingesetzt, während zwei zylindrische Zapfen 24 kleineren Durchmessers in den äußeren Öffnungen 21 festgelegt sind. Die Zapfen 23, 24 können schnell und bequem, beispielsweise auf einer Maschine zum automatischen Herstellen von Schrauben aus Rundmaterial, wie z. B. Stahl oder einem anderen Material mit niedriger Reluktanz, hergestellt werden. Jeder der Zapfen besitzt dabei einen Endbereich verringerten Durchmessers, der mit einem leichten Preßsätz in der zugeordneten öffnung der Platte 20 festgelegt ist oder auch durch Löten, Kleben oder Nieten. Außerdem sind die Zapfen 24 rohrförmig ausgebildet und können den Montagezapfen 15 aufnehmen. Die Schraubenfedern 18, welche den Montagezapfen 15 umgeben, werden zwischen dem Bügel 16 und der Platte 20 zusammengepreßt

Auf die beiden äußeren Zapfen 24 ist jeweils eine elektrische Spule 26 aufgeschoben (F i g. 2), die der Erzeugung des magnetischen Flusses dient und durch die Platte 20 abgestützt wird. Bei den Spulen 26 handelt es sich um konventionelle Ringspulen mit einer runden Hülse 27, die eine Wicklung 28 mit mehreren Windungen trägt, welche über Zuleitungen 29 (F i g. 3) mit einer Spannungsquelle verbindbar ist.
Wenn die Spulen 26 aufgrund einer Verbindung mit der Spannungsquelle erregt, d. h. von einem Strom durchflossen sind, bildet der dicke mittlere Zapfen 23 einen magnetischen Pol mit einer ersten Polarität, während die beiden äußeren, dünneren Zapfen 27 magnetische Pole mit dazu entgegengesetzter Polarität bilden.

so Auf diese Weise wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der längs zweier Pfade verläuft, die sich jeweils von einem äußeren Zapfen 24 über den Anker 12 und den mittleren Zapfen 23 erstrecken und von dort über die Platte 20 zu dem betreffenden äußeren Zapfen zurückgehen.

Der Elektromagnet 10 besitzt einen speziellen Friktions- bzw. Reibbelag 30, der relativ billig ist und der ohne weiteres entfernt und ersetzt werden kann, wenn ein entsprechender Verschleiß aufgetreten ist Der Reibbelag 30 wird durch eine relativ dünne Schicht 31 aus Reibmaterial, beispielsweise einem Material, wie es für Bremsbeläge verwendet wird, gebildet, in der sich Einsätze 33, 34 mit niedriger Reluktanz befinden, die d'Tch das Reibmaterial eingebunden sind und die PoI-flächen für den mittleren Zapfen 23 bzw. die äußeren Zapfen 24 bilden.

Im einzelnen ist die Schicht 31 aus Reibmaterial ebenso geformt, wie die Platte 20 und besitzt eine Mittelöff-

nung 35 (F i g. 2) sowie zwei äußere öffnungen 36, wobei diese öffnungen 35,36 mit dem mittleren Zapfen 23 bzw. mit den äußeren Zapfen 24 fluchten. Der Einsatz 33 hat die Form einer zylindrischen Stahlscheibe, die in der Öffnung 35 entweder durch einen Preßsitz gesichert ist oder dadurch, daß er beim Gießen der Reibmaterialschicht 31 in diese eingebunden wird. Die beiden Einsätze 34 sind in entsprechender Weise in den öffnungen 36 gesichert und als rohrförmige Stahlbuchsen ausgebildet, so daß sie, falls erforderlich, die Zapfen 15 aufnehmen können. Der Durchmesser der Einsätze 33 und 34 ist dabei etwas kleiner als der Durchmesser des zugeordneten Zapfens 23 bzw. 24. Außerdem ist jeder Einsatz von den beiden anderen Einsätzen durch das Material der Reibschicht 31 magnetisch isoliert.

Es sind Sicherungseinrichtungen vorgesehen, die verhindern, daß der Reibbelag 30 bezüglich der Zapfen 23 und 24 verschoben und/oder verdreht wird. Die Sicherungseinrichtungen sind beim Ausführungsbeispiel Keile in Form zylindrischer Ringe 40 (Fig.2). Die Zapfen 24 und die Einsätze 34 sind mit einander gegenüberliegenden ringförmigen Nuten 41 bzw. 42 versehen, die eine Aussparung zur Aufnahme der Ringe 40 mit einer relativ engen Passung bilden. Wenn die Ringe 40 in die Nuten 41, 42 eingelegt sind, verhindern sie eine Verschiebung des Reibbelages 30 gegenüber den Zapfen sowie eine Drehbewegung des Reibbelages.

Der Elektromagnet 10 weist schließlich ein rohrförmiges Gehäuse 50 auf, welches aus Aluminium oder aus einem anderen wärmeleitenden Material besteht. Das Gehäuse besitzt - im Querschnitt — dieselbe Form wie die Platte 20 und der Reibbelag 30. Weiterhin ist das Gehäuse 50 sandwichartig zwischen der Platte 20 und dem Reibbelag 30 angeordnet und mit der Platte 20 verklebt. An der Außenseite des Gehäuses 50 sind ferner Kühlrippen 51 vorgesehen.

Wenn der Elektromagnet 10 in Verbindung mit einer Spannungsbremse 11 verwendet wird, dann liegt der Reibbelag 30 kontinuierlich an dem Anker 12 an, selbst wenn der Magnet entregt ist so daß der Anker 12 verhindert, daß Reibbelag 30 in axialer Richtung von den Zapfen 23 und 24 abhebt Die Ringe 40 verhindern, daß der Reibbelag 30 gegenüber den Zapfen 23,24 verschoben und/oder verdreht wird, so daß der Reibbelag 30 eine stationäre Lage einnimmt

Wenn das Material der Reibschicht 31 und die Einsätze 33 und 34 entsprechend stark abgenutzt sind, kann nun der gesamte Reibbelag 30 einfach von den Ringen 40 abgezogen und durch einen neuen Reibbelag ersetzt werden (vgl. F i g. A). Es ist also nicht erforderlich, den ganzen Elektromagneten 10 auszutauschen, wenn der Reibbelag verschlissen ist

Das Gehäuse 50 wirkt als Radiator zum Abführen der Wärme von den Spulen 26 und außerdem als Distanzelement zwischen der Platte 20 und dem Reibbelag 30. Der Zwischenraum muß also nicht mit Reibmaterial gefüllt werden, so daß eine relativ dünne und billige Schicht 31 aus Reibmaterial verwendet werden kann. Da die Schicht 31 dünn ist ergibt sich nur eine geringe Wärmeisolation, so daß die Wärme von den Spulen besser abfließen kann.

Aufgrund des Vorhandenseins der Ringe 40 können beide Flächen des Reibmaterials und der Einsätze mit einer relativ einfachen Parallelschleifvorrichtung eben geschliffen werden. Außerdem können auch die Enden der Zapfen 23 und 24 eben geschliffen werden, wenn sie mit der Platte 20 zusammengebaut sind. Durch ein solches Schleifen wird verhindert daß sich zwischen den Zapfen 23, 24 und den Einsätzen 33 und 34 Luftspalte ergeben, während gleichzeitig gewährleistet ist, daß die aktiven Flächen der Einsätze und des Materials der Reibschicht 31 parallel zu dem Anker 12 ausgerichtet

5 sind.

Wenn der Elektromagnet 10 in Verbindung mit einer üblichen, bis zum Stillstand bremsenden Bremse verwendet wird, statt bei einer Spannungsbremse, dann hebt der Reibbelag 30 in axialer Richtung von dem Ma-

10 gneten ab, wenn dieser entregt wird. Bei einem solchen Elektromagneten können Schrauben (nicht dargestellt) verwendet werden, um den Reibbelag 30 mit dem Gehäuse 50 zu verbinden und um zu verhindern, daß sich der Reibbelag 30 in axialer Richtung von dem Gehäuse

15 50 löst wenn der Magnet entregt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektromagnet für eine Bremse oder dergleichen mit einer weichmagnetischen Hatte, in die mindestens ein im wesentlichen senkrecht von dieser abstehender, von einer Spule umgebener, weichmagnetischer Zapfen als ein Polelement eingesetzt ist, das bei erregter Spule einen, ersten magnetischen Pol mit einer vorgegebenen Polarität bildet, mit mindestens einem weiteren, in derselben Richtung wie der Zapfen von der Platte abstehenden, weichmagnetischen Polelement, welches bei erregter Spule einen zweiten magnetischen Pol mit zur Polarität des ersten Pols entgegengesetzter Polarität bildet, und mit einer zwei parallele Hauptflächen aufweisenden Platte aus Reibmaterial mit durchgehenden Öffnungen, von denen jede jeweils einem der Polelemente zugeordnet ist und mit diesem in axialer Richtung fluchtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Reibmaterial (31) Bestandteil eines flachen, auswechselbaren Reibbelages (30) ist, in dessen durchgehenden Öffnungen (36) jeweils ein weichmagnetischer Einsatz (34, 36) festgelegt ist, dessen stirnseitige Enden mit den Hauptflächen der Platte aus Reibmaterial (31) fluchten, und daß zumindest einer der Einsätze (34) und der ihm zugeordnete Zapfen (23, 24) zur Sicherung des Reibbelages (30) gegen eine seitliche Verschiebung gegenüber dem Zapfen (23, 24) über ein mit mindestens einem der angrenzenden Elemente (24,34) lösbar verbundenes Keilelement (40) miteinander verkeilt sind.

2. Elektromagnet für eine Bremse oder dergleichen mit einer weichmagnetischen Platte, in die mindestens ein im wesentlichen senkrecht von dieser abstehender, von einer Spule umgebener, weichmagnetischer Zapfen als ein Polelement eingesetzt ist, das bei erregter Spule einen ersten magnetischen Pol mit einer vorgegebenen Polarität bildet, mit mindestens einem weiteren, in derselben Richtung wie der Zapfen von der Platte abstehenden, weichmagnetischen Polelement, welches bei erregter Spule einen zweiten magnetischen Pol mit zur Polarität des ersten Pols entgegengesetzter Polarität bildet, und mit einer zwei parallele Hauptflächen aufweisenden Platte aus Reibmaterial mit durchgehenden öffnungen, von denen jede jeweils einem der Polelemente zugeordnet ist und mit diesem in axialer Richtung fluchtet, dadurch gekennzeichnet, daß in die weichmagnetische Platte (20) ein zweiter, im wesentlichen senkrecht von dieser abstehender, von einer Spule (26) umgebener, weichmagnetischer Zapfen (24) eingesetzt ist, der bei erregter Spule (26) einen weiteren magnetischen Pol mit derselben Polarität wie der erste magnetische Pol bildet, daß das den zweiten magnetischen Pol mit zur Polarität des ersten und des weiteren magnetischen Pols entgegengesetzter Polarität bildende Polelement als ein dritter, zwischen dem ersten und dem zweiten Zapfen (24) in die weichmagnetische Platte (20) eingesetzter weichmagnetischer Zapfen (23) ausgebildet ist, daß die freien Enden der drei von der Platte (20) abstehenden Zapfen (23, 24) in einer gemeinsamen Ebene liegen, daß die Platte aus Reibmaterial (31) Bestandteil eines flachen, auswechselbaren Reibbelages (30) ist, in dessen durchgehenden Öffnungen (36) jeweils ein weichmagnetischer Einsatz (34,36) festgelegt ist, dessen stirnseitige Enden mit den Hauptflächen der Platte aus Reibmaterial (31) fluchten, wobei jedem der drei Zapfen (23,24) jeweils ein damit fluchtender Einsatz (33,34) zugeordnet ist, dessen inneres Ende an der Stirnfläche des zugeordneten Zapfens (23,24) anliegt, und daß zumindest einer der Einsätze (34) und der ihm zugeordnete Zapfen (23,24) zur Sicherung des Reibbelages (30) gegen eine seitliche Verschiebung gegenüber dem Zapfen (23, 24) über ein mit mindestens einem der angrenzenden Elemente ίο (24,34) lösbar verbundenes Keilelement (40) miteinander verkeilt sind.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Keilelement als Ring (40) ausgebildet und in dazu komplementäre, kon zentrische Ringnuten (41,42) in den einander zuge wandten Enden des Einsatzes (34) und des Zapfens (24) eingelegt ist

4. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Zapfen (24) jeweils über einen als Keilelement dienenden Ring (40) mit ihrem zugeordneten Einsatz (34) verkeilt sind.

5. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres rohrförmiges Gehäu-

se (50) aus wärmeleitendem Material vorgesehen ist, welches zwischen der Platte (20) und dem Reibbelag (30) angeordnet und an der Platte (20) befestigt ist und sich längs des äußeren Randes derselben erstreckt

6. Elektromagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses (50) Kühlrippen (51) angeformt sind