DD258567A1 - BRAKE MOTOR WITH BRAKE OPERATION THROUGH MOTOR MAGNETIC MAIN FLOW - Google Patents

Abstract

Die Anwendung der Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bremsmotoren, insbesondere der Gleichstrombremsmotoren, speziell wo es auf einen guten Gesamtwirkungsgrad, geringe Masse und geringes Bauvolumen ankommt wie z. B. bei batteriegetriebenem Elektrofahrzeug bzw. Elektrokrankenrollstuhl. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer elektromagnetisch lueftbaren Motorbremse die ohne eigenes Erregersystem arbeitet und mit minimalem Fertigungsaufwand auskommt. Fig. 1The application of the invention is in the field of brake motors, in particular the DC brake motors, especially where it depends on a good overall efficiency, low mass and low volume such. B. in battery-powered electric vehicle or Elektrokrankenrollstuhl. The object of the invention is to provide an electromagnetically lueftbaren engine brake which operates without its own excitation system and manages with minimal manufacturing costs. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Anwendung der Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bremsmotoren, insbes. der Gleichstrombremsmotoren, speziell wo es auf einen Gesamtwirkungsgrad, geringe Masse und geringes Bauvolumen ankommt wie z. B. bei batteriegetriebenem Elektrofahrzeug bzw. Elektrokrankenrollstuhl.The application of the invention is in the field of brake motors, esp. The DC brake motors, especially where it depends on overall efficiency, low mass and low volume such. B. in battery-powered electric vehicle or Elektrokrankenrollstuhl.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei Kleinantrieben in Elektrofahrzeugen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräten und Handwerkszeugen werden zur Erzeugung von Halte- und Bremsdrehmomenten elektromagnetische Ein- und Zweiflächenbremsen eingesetzt.In small drives in electric vehicles, machine tools, household appliances and hand tools electromagnetic single and dual surface brakes are used to generate holding and braking torques.

Das magnetische Feld zur Betätigung der Bremse wird von einer separaten Erregerspule mit zugehörigem Magnetkreis, die von Motorstrom und/oder einem speziellen Bremsstrom durchflossen wird, erzeugt. Diese prinzipielle Lösung und Ausführungen werden in der DE-OS 2832523 und DE-OS 2820204 dargestellt. Auch die DE-OS 2747465 basiert darauf, wobei hier vorgeschlagen wird, die Erzeugung der Andruckkraft auf die Reibflächen nicht durch Druckfedern, sondern durch einen Permanentmagneten zu realisieren. Bei all diesen Variantenlösungen erforderlichen Erregerspulen ohmsche Verluste, die den Gesamtwirkungsgrad des Antriebes herabsetzen und besondere Maßnahmen zur Wärmeabfuhr erfordern. Die für die Bremsbetätigung nötige Erregerspule mit Magnetkreis verlangt ein erhebliches Bauvolumen und verschlechtert das Masse-Leistungs-Verhältnis des Gesamtantriebes. In den DE-OS 2460121 und DE-OS 2507718 werden Bremssysteme vorgeschlagen, die mit zwei Permanentmagneten arbeiten und Elektroenergie für eine zusätzliche Bremsspule nur impulsweise für den Moment des Umschaltens benötigen. Dem damit erreichbaren guten Gesamtwirkungsgrad des Antriebes stehen aber hoher Aufwand, Masse und Bauvolumen gegenüber. In den DE-OS 3509487 wird ein Bremssystem für Asynchronmotoren beschrieben, das den im Kurzschlußläufer induzierten Strom teilweise für die Bremslüftung nutzt. Auch hierbei wirkt der erhebliche Herstellungsaufwand nachteilig.The magnetic field for actuating the brake is generated by a separate excitation coil with associated magnetic circuit, which is traversed by motor current and / or a special braking current. This basic solution and embodiments are shown in DE-OS 2832523 and DE-OS 2820204. The DE-OS 2747465 is based on it, wherein it is proposed here to realize the generation of the pressing force on the friction surfaces not by compression springs, but by a permanent magnet. In all these variant solutions required excitation coils ohmic losses that reduce the overall efficiency of the drive and require special measures for heat dissipation. The necessary for the brake actuator coil with magnetic circuit requires a significant volume of construction and deteriorates the mass-power ratio of the overall drive. In DE-OS 2460121 and DE-OS 2507718 braking systems are proposed which work with two permanent magnets and electric power for an additional brake coil only in pulses need for the moment of switching. The thus achievable good overall efficiency of the drive but are faced with high effort, mass and volume. In DE-OS 3509487 a braking system for asynchronous motors is described, which partially uses the current induced in the squirrel cage current for the brake release. Here, too, the considerable production effort is disadvantageous.

Ferner sind Verschiebeanker-Bremsmotoren bekannt, bei denen das Läuferpaket und die Ständerpaketbohrung konisch ausgebildet sind. Beim Einschalten des Elektromotors verschiebt das Hauptfeld des Motors den Läufer axial und löst damit die Bremse. Die Nachteile liegen bei dieser Ausführung ebenfalls in dem extrem hohen Fertigungsaufwand.Furthermore, sliding brake motors are known in which the rotor core and the stator core hole are conical. When the electric motor is switched on, the main field of the motor axially displaces the rotor and thus triggers the brake. The disadvantages of this design are also in the extremely high production costs.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer elektromagnetisch lüftbaren Motorbremse, die ohne eigenes Magnetsystem arbeitet und mit minimalem Fertigungsaufwand auskommt. Dadurch werden die in der Bremsspule entstehenden Verluste eliminiert und hinsichtlich Masse und Bauvolumen sehr gute Ergebnisse erreicht. Weiter können aufwendige elektronische Regeleinrichtungen, die teilweise zur Optimierung der an der Bremsspule anliegenden Spannung nach dem Lüften der Bremse genutzt werden, zum Wegfall kommen.The object of the invention is to provide an electromagnetically releasable engine brake that operates without its own magnet system and manages with minimal manufacturing costs. As a result, the resulting losses in the brake coil are eliminated and achieved in terms of mass and volume very good results. Furthermore, costly electronic control devices, which are sometimes used to optimize the voltage applied to the brake coil after releasing the brake, can be eliminated.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, daß der Magnetfluß des Motors zur Betätigung der Bremse ausgenutzt wird. Der Magnetkreis wird dabei so dimensioniert, daß durch magnetische Parallelschaltung eine Aufteilung des Magnetflusses auf das Ständerjoch und dem Magnetkreis der Bremse in geeigneter Weise erzwungen wird. Beim Zuschalten der Erregerwicklung wird die Bremse betätigt, d. h. der Luftspalt im Magnetkreis der Bremse wird geschlossen. Durch die erforderliche Vergrößerung des magnetischen Widerstandes des Ständerjoches wird dessen Querschnitt geringer und eine Massereduzierung erreicht. Im Bereich der Hauptpole werden zwei oder je nach Polzahl mehr Flußleitstücke stirnseitig ohne Luftspalt am Ständerjoch angeordnet. Diese Flußleitstücke durchdringen das bremsseitige Motorlagerschild und weisenThe invention is based on the technical object that the magnetic flux of the motor is utilized for actuating the brake. The magnetic circuit is dimensioned so that a division of the magnetic flux is forced to the stator yoke and the magnetic circuit of the brake in a suitable manner by magnetic parallel connection. When switching on the excitation winding, the brake is actuated, d. H. the air gap in the magnetic circuit of the brake is closed. Due to the required increase in the magnetic resistance of the stator yoke whose cross-section is smaller and achieved a mass reduction. In the area of the main poles, more or less flux guides are arranged on the face side without an air gap on the stator yoke, depending on the number of poles. These flux guides penetrate the brake-side engine end shield and point

außerhalb, parallel zur Lagerschildebene eine große- und segmentförmige Ausbildung auf. Diese gewährleistet, daß zwischen Ankerscheibe, die gewissermaßen das Bremsjoch bildet, und Flußleitstärke ein großflächiger Luftspalt besteht, der ein Lüften der Bremse mit möglichst geringer Energie sichert. Zwischen der Ankerscheibe, die über Stehbolzen geführt, und feststehender Bremsscheibe, die über die gleichen Stehbolzen mit dem bremsseitigen Motorlagerschild fest verbunden ist, befindet sich der mit der Motorwelle formschlüssig verbundene Reikörperträger. Da die Ankerscheibe bei fehlender Erregung mit Spiraldruckfedern, die konzentrisch zu den Stehbolzen auf Einsenkungen im Lagerschild angeordnet sind gegen die im Reibkörperträger gelagerten Reibkörper und über diese gegen die feststehende Bremsscheibe drückt, wird der Reibkörperträger und damit die Motorwelle gebremst und gehalten. Beim Zuschalten der Erregerwicklung wird ein Teil des Hauptflusses des Motors über die Flußleitstücke, den Luftspalt im Magnetkreis der Bremse und die Ankerscheibe geleitet. Durch die entstehende Kraftwirkung auf die Ankerscheibe wird der Luftspalt gegen die Federkraft geschlossen und die Bremswirkung aufgehoben.outside, parallel to the bearing plate level on a large and segmented training. This ensures that there is a large air gap between the armature disc, which effectively forms the brake yoke, and Flußleitstärke that secures a release of the brake with the lowest possible energy. Between the armature disc, which is guided via studs, and fixed brake disc, which is firmly connected via the same stud with the brake-side engine end shield, there is the positively coupled to the motor shaft Reikörperträger. Since the armature disk presses in the absence of excitation with coil springs, which are arranged concentrically to the studs on depressions in the bearing plate against the frictional body mounted in Reibkörperträger and this against the fixed brake disc, the Reibkörperträger and thus the motor shaft is braked and held. When the excitation winding is switched on, a part of the main flux of the motor is conducted via the flux guides, the air gap in the magnetic circuit of the brake and the armature disk. Due to the resulting force acting on the armature disk, the air gap is closed against the spring force and canceled the braking effect.

Ausf üh ru ngsbeispielExample

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur 1 näher beschrieben.In the following an embodiment of the invention will be described with reference to FIG 1.

Fig.1 zeigtFig.1 shows

Teilschnitt durch erfindungsgemäßen BremsmotorPartial section through brake motor according to the invention

Das bremsseitige Lagerschild 2 mit den integrierten Flußleitstücken 1 vorteilhafterweise nach Verbundgußtechnologie ausgeführt wird mittels der Gewindespannbolzen 14 gegen den Adaptionsring 13, der mit dem Ständerpaket 12 verschweißt ist und gleichzeitig zur Zentrierung und luftspaltfreien Anlage dient, gespannt. Das bremsseitige Lagerschild 2 bildet mit den integrierten Flußleitstücken 1 ein kompaktes Bauteil und wird im Interesse einer hohen Genauigkeit als Einheit spanabhebend bearbeitet. Der Adaptionsring 13 wird beim Verschweißen der Einzelbleche zum Ständerpaket 12 gleichzeitig mit verschweißt und ebenfalls zur Erlangung der erforderlichen Genauigkeit mit dem Ständerpaket 12 als Bauteileinheit spanabhebend gefertigt. Im bremsseitigen Lagerschild 2 sind außerhalb der Flußleitstücke 1 die Stehbolzen 5 mit den zugehörigen Spiraldruckfedern 6 symmetrisch angeordnet. Die Spiraldruckfedern 6 drücken die Ankerscheibe 4, die durch die Stehbolzen 5 axial geführt wird über die Reibkörper 8 gegen die, durch die Stehbolzen 5 lagefixierte feststehende Bremsscheibe 7. Das durch die somit geklemmten Reibkörper 8 entstehende Bremsmoment wird über den Reibträger 9 formschlüssig auf die Motorwelle 10 übertragen. Bei Zuschalten der Erregerwicklung 11 wird ein Teil des Motorhauptflusses über den Adaptionsring 13, die Flußleitstücke 1, den Luftspalt im Magnetkreis der Bremse 3 und die Ankerscheibe 4 geleistet. Durch die entstehende Kraftwirkung der Spiraldruckfedern 6 an die Stirnflächen der Flußleitstücke 1 gezogen und damit der Luftspalt im Magnetkreis der Bremse 3 geschlossen. Dadurch wird die Kraftwirkung auf die Reibkörper 8 und somit die Bremswirkung auf die Motorwelle 10 aufgehoben. Mit dem Schließen des Luftspaltes im Magnetkreis der Bremse 3 wird in Verbindung mit dem Joch des Ständerpaketes 12, welches magnetisch parallel zum Magnetkreis der Bremse liegt ein magnetischerwiderstand wirksam, der den erforderlichen Motorfluß gewährleistet.The brake-side bearing plate 2 with the integrated Flußleitstücken 1 advantageously carried out by Verbundgußtechnologie is tensioned by means of the threaded bolts 14 against the adapter ring 13 which is welded to the stator core 12 and at the same time serves for centering and air gap-free system. The brake-side end plate 2 forms a compact component with the integrated flux guide 1 and is machined as a unit in the interest of high accuracy. The adaptation ring 13 is simultaneously welded together when welding the individual sheets to the stator core 12 and also machined to obtain the required accuracy with the stator core 12 as a component unit. In the brake-side bearing plate 2, the stud bolts 5 are arranged symmetrically with the associated spiral compression springs 6 outside of the flux guide 1. The helical compression springs 6 press the armature disk 4, which is axially guided by the stud bolts 5 via the friction body 8 against the stationary brake disk 7 fixed in position by the stud bolts 5. The braking torque produced by the thus clamped friction body 8 is positively locked to the motor shaft via the friction carrier 9 10 transmitted. When the excitation winding 11 is switched on, a part of the main motor flow is made via the adaptation ring 13, the flux conducting pieces 1, the air gap in the magnetic circuit of the brake 3 and the armature disk 4. Pulled by the resulting force effect of the helical compression springs 6 to the end faces of the flux guides 1 and thus closed the air gap in the magnetic circuit of the brake 3. As a result, the force on the friction body 8 and thus the braking effect on the motor shaft 10 is released. With the closing of the air gap in the magnetic circuit of the brake 3 is in conjunction with the yoke of the stator core 12, which is magnetically parallel to the magnetic circuit of the brake is a magnetic resistance effective, which ensures the required motor flux.

Claims (4)

1. Bremsmotor mit Bremsbetätigung durch magnetischen Hauptfluß des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß der Bremse mittels Flußleitstücke (1) und Adaptionsring (13) in den Magnetkreis des Motors derart integriert wird, daß eine Aufteilung des Motorhauptflusses durch magnetische Parallelschaltung auf Bremse und Ständerjoch erzwungen wird.1. Brake motor with brake actuation by magnetic main flux of the motor, characterized in that the magnetic flux of the brake by means of flux guides (1) and adaptation ring (13) is integrated into the magnetic circuit of the motor such that a division of the motor main flow by magnetic parallel connection on the brake and stator yoke is enforced. 2. Bremsmotor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußleitstücke (1) in das bremsseitige Lagerschild (2) integriert sind und vorzugsweise als Verbundgußteil zum Einsatz kommen und als Bauteil spanabhebend bearbeitet wird.2. Brake motor according to item 1, characterized in that the Flußleitstücke (1) in the brake-side end shield (2) are integrated and preferably come as a composite casting used and machined as a component. 3. Bremsmotor nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußleitstücke (1) im Bereich des Luftspaltes des Magnetkreises der Bremse (3) eine großflächige und segmentförmige Ausbildung aufweisen und in axialer Richtung geringfügig zum bremsseitigen Lagerschild (2) vorstehen.3. Brake motor according to item 1 and 2, characterized in that the Flußleitstücke (1) in the region of the air gap of the magnetic circuit of the brake (3) have a large-area and segmental design and slightly projecting in the axial direction to the brake side bearing plate (2). 4. Bremsmotor nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Zentrierung und luftspaltfreien Anlage der Flußleitstücke (1) erforderliche Adaptionsring (13) beim Schweißprozeß4. Brake motor according to item 1 and 2, characterized in that the centering and air gap-free installation of the flux guide (1) required adaptation ring (13) during the welding process . des Ständerpaketes (12) mit verschweißt und anschließend spanabhebend bearbeitet wird., of the stator core (12) is welded and then machined.