DE102020103661A1

DE102020103661A1 - Holding brake for a drive

Info

Publication number: DE102020103661A1
Application number: DE102020103661.2A
Authority: DE
Inventors: Jan Wettlaufer
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Haltebremse (1) für einen Antrieb, insbesondere für eine elektrische Maschine, umfassend einen primären Bremsenkörper (11) und einen sekundären Bremsenkörper (41), wobei die beiden Bremsenkörper (11,41) in einem geöffneten Zustand der Haltebremse (1) relativ zueinander um eine Achse (3) rotierbar sind und in axialer Richtung zueinander einen konzentrisch zur Achse (3) ausgebildeten Luftspalt (5) bilden, wobei der primäre Bremsenkörper (11) umfasst: einen Außenpol (13) und einen Innenpol (15), welche jeweils koaxial zur Achse (3) ausgerichtet sind, wobei ein äußerer Reibpol (17) des Außenpols (13) und ein innerer Reibpol (19) des Innenpols (15) an den Luftspalt (5) heranreichen; einen im magnetischen Fluss (55) zwischen dem Außenpol (13) und dem Innenpol (15) angeordneten Permanentmagneten (21); eine Spule (23), welche eingerichtet ist, in einem bestromten Zustand den durch den Permanentmagneten (21) erzeugten magnetischen Fluss (55) zu kompensieren; und mindestens zwei zwischen dem inneren Reibpol (19) und dem äußeren Reibpol (17) koaxial angeordnete an den Luftspalt (5) heranreichende primäre magnetische Flusssperren (25).Holding brake (1) for a drive, in particular for an electrical machine, comprising a primary brake body (11) and a secondary brake body (41), the two brake bodies (11, 41) relative to one another in an open state of the holding brake (1) an axis (3) are rotatable and in the axial direction to each other form an air gap (5) designed concentrically to the axis (3), wherein the primary brake body (11) comprises: an outer pole (13) and an inner pole (15), which are each coaxial are aligned with the axis (3), an outer friction pole (17) of the outer pole (13) and an inner friction pole (19) of the inner pole (15) reaching up to the air gap (5); a permanent magnet (21) arranged in the magnetic flux (55) between the outer pole (13) and the inner pole (15); a coil (23) which is set up to compensate for the magnetic flux (55) generated by the permanent magnet (21) in an energized state; and at least two primary magnetic flux barriers (25) arranged coaxially between the inner friction pole (19) and the outer friction pole (17) and approaching the air gap (5).

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Offenbarung betrifft eine Haltebremse für einen Antrieb und ein Verfahren zum Betreiben einer Haltebremse.The disclosure relates to a holding brake for a drive and a method for operating a holding brake.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus DE 10 2009 021 429 A1 , sind Haltebremsen, auch Permanentmagnetbremsen genannt, zum drehfesten Halten einer Antriebswelle bekannt. Insbesondere sollen Haltebremsen ein Anlaufen einer Antriebswelle aus dem Stillstand verhindern. Bekannte Haltebremsen werden durch Permanentmagnete geschlossen und über Magnetspulen geöffnet bzw. gelüftet. Im Stillstand wird eine mit der Antriebswelle drehbare Scheibe durch die Permanentmagnete gegen eine feststehende Bremsfläche gedrückt. Beim Anlaufen wird die Haltebremse meist selbstständig gelöst. Haltebremsen werden meist erst bei Stillstand des Motors geschlossen, können aber insbesondere auch Notbremsungen zulassen.From the prior art, for example from DE 10 2009 021 429 A1 , Holding brakes, also called permanent magnet brakes, are known for holding a drive shaft in a rotationally fixed manner. In particular, holding brakes are intended to prevent a drive shaft from starting from standstill. Known holding brakes are closed by permanent magnets and opened or released via magnetic coils. At a standstill, a disc rotatable with the drive shaft is pressed against a stationary braking surface by the permanent magnets. When starting, the holding brake is usually released automatically. Holding brakes are usually only applied when the motor is at a standstill, but can also allow emergency braking in particular.

Allerdings weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Haltebremsen eine geringe Haltekraft auf oder benötigen hierfür einen großen Bauraum.However, the holding brakes known from the prior art have a low holding force or require a large amount of installation space for this.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Offenbarung ist es, eine Haltebremse für einen Antrieb und ein Verfahren zum Betreiben einer Haltebremse anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind, insbesondere sollte eine Haltebremse angegeben werden, welche eine hohe Haltekraft bereitstellt, raumsparend verbaut werden kann oder eine hohe Stabilität aufweist.The object of the disclosure is to specify a holding brake for a drive and a method for operating a holding brake, which are improved over the prior art, in particular a holding brake should be specified which provides a high holding force, can be installed in a space-saving manner, or is high in stability having.

Die Aufgabe wird mit einer Haltebremse für einen Antrieb gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst.The object is achieved with a holding brake for a drive according to claim 1 and a method according to the independent claim.

Gemäß einem Aspekt wird eine Haltebremse für einen Antrieb, insbesondere für eine elektrische Maschine, angegeben, umfassend einen primären Bremsenkörper und einen sekundären Bremsenkörper, wobei die beiden Bremsenkörper in einem geöffneten Zustand der Haltebremse relativ zueinander um eine Achse rotierbar sind und in axialer Richtung zueinander einen konzentrisch zur Achse ausgebildeten Luftspalt bilden, wobei der primäre Bremsenkörper umfasst: einen Außenpol und einen Innenpol, welche jeweils koaxial zur Achse ausgerichtet sind, wobei ein äußerer Reibpol des Außenpols und ein innerer Reibpol des Innenpols an den Luftspalt heranreichen; einen im magnetischen Fluss zwischen dem Außenpol und dem Innenpol angeordneten Permanentmagneten; eine Spule, welche eingerichtet ist, in einem bestromten Zustand den durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluss zu kompensieren; und mindestens zwei zwischen dem inneren Reibpol und dem äußeren Reibpol koaxial angeordnete an den Luftspalt heranreichende primäre magnetische Flusssperren.According to one aspect, a holding brake for a drive, in particular for an electrical machine, is specified, comprising a primary brake body and a secondary brake body, the two brake bodies being rotatable relative to one another about an axis in an open state of the holding brake and one to one another in the axial direction Form an air gap formed concentrically to the axis, the primary brake body comprising: an outer pole and an inner pole, which are each aligned coaxially to the axis, an outer friction pole of the outer pole and an inner friction pole of the inner pole approaching the air gap; a permanent magnet arranged in the magnetic flux between the outer pole and the inner pole; a coil which is set up to compensate for the magnetic flux generated by the permanent magnet in an energized state; and at least two primary magnetic flux barriers that are coaxially arranged between the inner friction pole and the outer friction pole and approach the air gap.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Haltebremse nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen angegeben, mit Öffnen der Haltebremse auf eine Bremse-Öffnen-Anforderung hin, umfassend Bestromen der Spule zum Kompensieren des durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses; und Schließen der Haltebremse auf eine Bremse-Schließen-Anforderung hin umfassend Reduzieren oder Abschalten eines Stroms in der Spule.According to a further aspect, a method for operating a holding brake according to one of the embodiments described herein is specified, with opening the holding brake in response to an open brake request, comprising energizing the coil to compensate for the magnetic flux generated by the permanent magnet; and applying the holding brake in response to a brake-closing request, comprising reducing or switching off a current in the coil.

Typische Ausführungsformen der Haltebremse sind eingerichtet für einen Antrieb, insbesondere für eine elektrische Maschine, beispielsweise für einen Elektromotor oder ein Getriebe.Typical embodiments of the holding brake are set up for a drive, in particular for an electric machine, for example for an electric motor or a transmission.

Bei typischen Ausführungsformen ist der primäre Bremsenkörper eingerichtet zur drehfesten Verbindung mit einem Lagerschild, einem Gehäuse oder einem Stator eines Antriebs. Typischerweise ist der sekundäre Bremsenkörper eingerichtet zur drehfesten Verbindung mit einer Welle des Antriebs. Typischerweise ist in einem geöffneten Zustand der Haltebremse in einer axialen Richtung zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper ein Luftspalt ausgebildet. In dem geöffneten Zustand der Haltebremse sind der primäre Bremsenkörper und der sekundäre Bremsenkörper relativ zueinander um eine Achse, beispielsweise eine Wellenachse eines Antriebs, rotierbar. Typischerweise ist in einem geschlossenen Zustand der Haltebremse der Luftspalt zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper geschlossen. In dem geschlossenen Zustand sind der primäre Bremsenkörper und der sekundäre Bremsenkörper typischerweise nicht relativ zueinander rotierbar. Insbesondere wird eine relative Rotation der beiden Bremsenkörper durch eine Reibung zwischen den beiden Bremsenkörpern verhindert.In typical embodiments, the primary brake body is set up for a rotationally fixed connection to a bearing plate, a housing or a stator of a drive. Typically, the secondary brake body is set up for a rotationally fixed connection to a shaft of the drive. Typically, in an open state of the holding brake, an air gap is formed in an axial direction between the primary brake body and the secondary brake body. In the open state of the holding brake, the primary brake body and the secondary brake body can be rotated relative to one another about an axis, for example a shaft axis of a drive. Typically, in a closed state of the holding brake, the air gap between the primary brake body and the secondary brake body is closed. In the closed state, the primary brake body and the secondary brake body are typically not rotatable relative to one another. In particular, a relative rotation of the two brake bodies is prevented by friction between the two brake bodies.

Typischerweise umfasst der primäre Bremsenkörper einen Außenpol und einen Innenpol. Der Außenpol und der Innenpol sind typischerweise ringförmig um die Achse ausgeführt. Bei typischen Ausführungsformen sind der Außenpol und der Innenpol aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt. Unter magnetisch leitfähigem Material ist hierin insbesondere weichmagnetisches Material oder ferromagnetisches Material zu verstehen. Bei typischen Ausführungsformen ist ein äußerer Reibpol des Außenpols radial außerhalb eines inneren Reibpols des Innenpols angeordnet. Insbesondere kann der Außenpol zumindest teilweise radial außerhalb des Innenpols angeordnet sein. Die Bezeichnungen „radial“, „axial“ oder „koaxial“ beziehen sich hierin typischerweise auf die Achse, um welche der primäre Bremsenkörper und der sekundäre Bremsenkörper im geöffneten Zustand der Haltebremse relativ zueinander rotierbar sind, beispielsweise eine Wellenachse eines Antriebs.Typically, the primary brake body includes an outer pole and an inner pole. The outer pole and the inner pole are typically designed in a ring around the axis. In typical embodiments, the outer pole and the inner pole are made of magnetically conductive material. Magnetically conductive material is to be understood here as meaning, in particular, soft magnetic material or ferromagnetic material. In typical embodiments, an outer friction pole of the outer pole is radially outside an inner friction pole of the Inner pole arranged. In particular, the outer pole can be arranged at least partially radially outside the inner pole. The terms “radial”, “axial” or “coaxial” typically refer to the axis about which the primary brake body and the secondary brake body can be rotated relative to one another in the open state of the holding brake, for example a shaft axis of a drive.

Typischerweise weisen der Innenpol oder der Außenpol in einem axialen Schnitt eine zumindest im Wesentlichen L-förmige Schnittfläche mit jeweils mindestens zwei Schenkeln auf. Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Außenpol oder der Innenpol radial außen einen Flansch, insbesondere zur Befestigung des primären Bremsenkörpers an einem Lagerschild eines Antriebs oder an einem Gehäuse des Antriebs.Typically, the inner pole or the outer pole have an at least substantially L-shaped cut surface with at least two legs in each case in an axial section. In typical embodiments, the outer pole or the inner pole comprises a flange radially on the outside, in particular for fastening the primary brake body to a bearing plate of a drive or to a housing of the drive.

Bei typischen Ausführungsformen weist der Außenpol einen äußeren Reibpol und der Innenpol einen inneren Reibpol auf. In dem geöffneten Zustand der Haltebremse reichen der äußere Reibpol und der innere Reibpol jeweils an den Luftspalt heran. Typischerweise stehen der äußere Reibpol und der innere Reibpol in dem geschlossenen Zustand der Haltebremse jeweils in Reibungskontakt mit dem sekundären Bremsenkörper.In typical embodiments, the outer pole has an outer friction pole and the inner pole has an inner friction pole. In the open state of the holding brake, the outer friction pole and the inner friction pole each come close to the air gap. Typically, the outer friction pole and the inner friction pole are each in frictional contact with the secondary brake body in the closed state of the holding brake.

Bei typischen Ausführungsformen ist der Permanentmagnet des primären Bremsenkörpers im magnetischen Fluss zwischen dem Außenpol und dem Innenpol angeordnet. Insbesondere kann der Permanentmagnet zwischen dem Innenpol und dem Außenpol angeordnet sein. In Ausführungsformen kann der Permanentmagnet zumindest teilweise radial außerhalb des Innenpols oder des Außenpols angeordnet sein, beispielsweise zumindest teilweise radial außen an dem Innenpol oder radial außen an dem Außenpol. Beispielsweise kann ein erster magnetischer Pol des Permanentmagneten an dem Innenpol angeordnet sein, insbesondere an einem ersten Schenkel eines Innenpols mit L-förmiger Schnittfläche, und ein zweiter magnetischer Pol des Permanentmagneten an dem Außenpol angeordnet sein, insbesondere an einem zweiten Schenkel eines Außenpols mit L-förmiger Schnittfläche. Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Permanentmagnet mindestens einen Einzelpermanentmagneten, insbesondere bis zu 30 Einzelpermanentmagnete, beispielsweise bis zu 25 Einzelpermanentmagnete oder bis zu 20 Einzelpermanentmagnete.In typical embodiments, the permanent magnet of the primary brake body is arranged in the magnetic flux between the outer pole and the inner pole. In particular, the permanent magnet can be arranged between the inner pole and the outer pole. In embodiments, the permanent magnet can be arranged at least partially radially outside the inner pole or the outer pole, for example at least partially radially outside on the inner pole or radially outside on the outer pole. For example, a first magnetic pole of the permanent magnet can be arranged on the inner pole, in particular on a first leg of an inner pole with an L-shaped cut surface, and a second magnetic pole of the permanent magnet can be arranged on the outer pole, in particular on a second leg of an outer pole with L- shaped cut surface. In typical embodiments, the permanent magnet comprises at least one individual permanent magnet, in particular up to 30 individual permanent magnets, for example up to 25 individual permanent magnets or up to 20 individual permanent magnets.

Typischerweise umfasst die Haltebremse eine Spule. Typischerweise ist die Spule in einem geöffneten Zustand der Haltebremse bestromt. Die Spule ist eingerichtet, in einem bestromten Zustand den durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluss zu kompensieren, zu neutralisieren, zu verdrängen oder umzulenken. Bei typischen Ausführungsformen ist die Spule als Ringspule ausgeführt, beispielsweise als Ringspule um die Achse. Bei beispielhaften Ausführungsformen ist die Spule zumindest teilweise zwischen dem Innenpol und dem Außenpol angeordnet.Typically the holding brake comprises a coil. The coil is typically energized when the holding brake is open. In an energized state, the coil is designed to compensate, neutralize, displace or deflect the magnetic flux generated by the permanent magnet. In typical embodiments, the coil is designed as a ring coil, for example as a ring coil around the axis. In exemplary embodiments, the coil is arranged at least partially between the inner pole and the outer pole.

Typische Haltebremsen umfassen ein Federelement, welches in Wirkbeziehung zwischen dem sekundären Bremsenkörper und dem primären Bremsenkörper angeordnet ist. Insbesondere bewirkt das Federelement eine Federkraft auf den sekundären Bremsenkörper in einer dem primären Bremsenkörper entgegengesetzten, axialen Richtung. Typischerweise ist der sekundäre Bremsenkörper in axialer Richtung zumindest um die axiale Breite des Luftspalts verschiebbar. Insbesondere ist der sekundäre Bremsenkörper zumindest so verschiebbar, dass in dem geöffneten Zustand der Haltebremse der Luftspalt zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper ausgebildet ist und dass in dem geschlossenen Zustand der Haltebremse der primäre Bremsenkörper und der sekundäre Bremsenkörper in Kontakt stehen, insbesondere in Reibungskontakt. Bei typischen Ausführungsformen ist das Federelement eingerichtet, in dem geöffneten Zustand der Haltebremse den sekundären Bremsenkörper um die Breite des Luftspalts axial von dem primären Bremsenkörper entfernt zu halten, wobei die Breite des Luftspalts insbesondere mindestens 30 µm, beispielsweise mindestens 40 µm oder mindestens 50 µm,oder maximal 300 µm, beispielsweise maximal 250 µm oder maximal 200 µm,beträgt. Typischerweise ist das Federelement als Tellerfeder oder Federblech ausgeführt. Typischerweise ist im geschlossenen Zustand der Haltebremse eine aus dem magnetischen Fluss des Permanentmagneten resultierende Magnetkraft stärker als die Federkraft des Federelements.Typical holding brakes comprise a spring element which is arranged in operative relationship between the secondary brake body and the primary brake body. In particular, the spring element causes a spring force on the secondary brake body in an axial direction opposite to the primary brake body. Typically, the secondary brake body is displaceable in the axial direction at least by the axial width of the air gap. In particular, the secondary brake body is at least displaceable in such a way that in the open state of the holding brake the air gap is formed between the primary brake body and the secondary brake body and that in the closed state of the holding brake the primary brake body and the secondary brake body are in contact, in particular in frictional contact . In typical embodiments, the spring element is designed to hold the secondary brake body axially away from the primary brake body by the width of the air gap in the open state of the holding brake, the width of the air gap in particular at least 30 μm, for example at least 40 μm or at least 50 μm, or a maximum of 300 µm, for example a maximum of 250 µm or a maximum of 200 µm. Typically, the spring element is designed as a plate spring or spring steel sheet. Typically, in the closed state of the holding brake, a magnetic force resulting from the magnetic flux of the permanent magnet is stronger than the spring force of the spring element.

Bei typischen Ausführungsformen ist der sekundäre Bremsenkörper über das Federelement drehfest mit einer Wellenbefestigung verbunden. Die Wellenbefestigung ist typischerweise ringförmig ausgeführt. Die Wellenbefestigung ist typischerweise zur drehfesten Verbindung mit der Welle eingerichtet. Die Wellenbefestigung ist insbesondere nicht axial verschiebbar. Typischerweise ist die Wellenbefestigung axial auf der dem primären Bremsenkörper abgewandten Seite des sekundären Bremsenkörpers angeordnet. Typischerweise ist das Federelement räumlich zwischen, insbesondere axial zwischen, der Wellenbefestigung und dem sekundären Bremsenkörper angeordnet.In typical embodiments, the secondary brake body is non-rotatably connected to a shaft attachment via the spring element. The shaft attachment is typically designed in a ring shape. The shaft fastening is typically set up for a rotationally fixed connection to the shaft. In particular, the shaft attachment is not axially displaceable. Typically, the shaft attachment is arranged axially on the side of the secondary brake body facing away from the primary brake body. Typically, the spring element is spatially arranged between, in particular axially between, the shaft attachment and the secondary brake body.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst der primäre Bremsenkörper mindestens zwei zwischen dem inneren Reibpol und dem äußeren Reibpol koaxial angeordnete, an den Luftspalt heranreichende primäre magnetische Flusssperren. Die primären magnetischen Flusssperren bestehen typischerweise aus nicht magnetisch leitfähigem Material. Unter nicht magnetisch leitfähigem Material sind hierin beispielsweise paramagnetisches Material, Luft, nicht magnetisch leitfähiges Metall oder nicht magnetisch leitfähige Metalllegierungen zu verstehen, insbesondere Aluminium, austenitisches Eisen oder austenitischer Stahl, z. B. Edelstahl. Typischerweise sind die primären magnetischen Flusssperren ringförmig, insbesondere durchgängig in Umfangsrichtung um die Achse, ausgeführt. Beispielsweise können die primären magnetischen Flusssperren als ringförmige Schlitze radial zwischen dem inneren Reibpol und dem äußeren Reibpol ausgeführt sein, insbesondere mit Luft als nicht magnetisch leitfähigem Material der primären magnetischen Flusssperren. In Ausführungsformen sind die primären magnetischen Flusssperren als Ringe aus nicht magnetisch leitfähigem Metall oder nicht magnetisch leitfähiger Metalllegierung hergestellt.In typical embodiments, the primary brake body comprises at least two primary magnetic flux barriers which are arranged coaxially between the inner friction pole and the outer friction pole and reach the air gap. the primary magnetic flux barriers are typically made of non-magnetically conductive material. Non-magnetically conductive material is to be understood here as meaning, for example, paramagnetic material, air, non-magnetically conductive metal or non-magnetically conductive metal alloys, in particular aluminum, austenitic iron or austenitic steel, e.g. B. stainless steel. Typically, the primary magnetic flux barriers are ring-shaped, in particular continuously in the circumferential direction around the axis. For example, the primary magnetic flux barriers can be designed as annular slots radially between the inner friction pole and the outer friction pole, in particular with air as the non-magnetically conductive material of the primary magnetic flux barriers. In embodiments, the primary magnetic flux barriers are made as rings of non-magnetically conductive metal or non-magnetically conductive metal alloy.

Typischerweise sind die primären magnetischen Flusssperren so zwischen dem inneren Reibpol und dem äußeren Reibpol angeordnet, dass der magnetische Fluss bei unbestromter Spule, insbesondere in dem geschlossenen Zustand der Haltebremse, entlang eines magnetischen Flusspfades des magnetischen Flusses mindestens vier Mal zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper überbrückt. Insbesondere wird während eines Übergangs von dem geöffneten Zustand der Haltebremse zu dem geschlossenen Zustand der Haltebremse bei unbestromter Spule der Luftspalt entlang des magnetischen Flusspfades zwischen dem inneren Reibpol und dem äußeren Reibpol mindestens vier Mal von dem magnetischen Fluss überbrückt.Typically, the primary magnetic flux barriers are arranged between the inner friction pole and the outer friction pole so that the magnetic flux when the coil is de-energized, especially when the holding brake is closed, along a magnetic flux path of the magnetic flux at least four times between the primary brake body and the secondary Brake body bridged. In particular, during a transition from the open state of the holding brake to the closed state of the holding brake when the coil is de-energized, the air gap along the magnetic flux path between the inner friction pole and the outer friction pole is bridged at least four times by the magnetic flux.

Bei typischen Ausführungsformen ist zwischen den mindestens zwei primären magnetischen Flusssperren mindestens ein an den Luftspalt heranreichender Zwischenring des primären Bremsenkörpers angeordnet, wobei der mindestens eine Zwischenring aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt ist. Insbesondere ist der mindestens eine Zwischenring radial zwischen den mindestens zwei primären magnetischen Flusssperren angeordnet. Typischerweise weist der mindestens eine Zwischenring mittlere Reibpole auf, wobei die mittleren Reibpole insbesondere zum Reibungskontakt mit dem sekundären Bremsenkörper eingerichtet sind. Bei typischen Ausführungsformen umfasst der primäre Bremsenkörper mindestens zwei Zwischenringe, wobei die Zwischenringe jeweils radial zwischen zwei primären magnetischen Flusssperren angeordnet sind.In typical embodiments, at least one intermediate ring of the primary brake body reaching the air gap is arranged between the at least two primary magnetic flux barriers, the at least one intermediate ring being made of magnetically conductive material. In particular, the at least one intermediate ring is arranged radially between the at least two primary magnetic flux barriers. The at least one intermediate ring typically has central friction poles, the central friction poles being set up in particular for frictional contact with the secondary brake body. In typical embodiments, the primary brake body comprises at least two intermediate rings, the intermediate rings each being arranged radially between two primary magnetic flux barriers.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst der sekundäre Bremsenkörper mindestens zwei Bremsringe, wobei die Bremsringe an den Luftspalt heranreichen und aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt sind. Typischerweise umfasst der sekundäre Bremsenkörper mindestens eine radial zwischen den Bremsringen angeordnete, an den Luftspalt heranreichende sekundäre magnetische Flusssperre. Bei typischen Ausführungsformen weisen die Bremsringe Reibabschnitte zum Reibungskontakt mit dem primären Bremsenkörper auf, insbesondere zum Reibungskontakt mit dem äußeren Reibpol des Außenpols, den mittleren Reibpolen des mindestens einen Zwischenrings oder dem inneren Reibpol des Innenpols. Bei typischen Ausführungsformen ist die Anzahl der Bremsringe um eins größer als die Anzahl der Zwischenringe.In typical embodiments, the secondary brake body comprises at least two brake rings, the brake rings reaching up to the air gap and being made of magnetically conductive material. Typically, the secondary brake body comprises at least one secondary magnetic flux barrier which is arranged radially between the brake rings and reaches the air gap. In typical embodiments, the brake rings have friction sections for frictional contact with the primary brake body, in particular for frictional contact with the outer friction pole of the outer pole, the middle friction poles of the at least one intermediate ring or the inner friction pole of the inner pole. In typical embodiments, the number of brake rings is one greater than the number of intermediate rings.

Typischerweise sind die Bremsringe oder die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre ringförmig, insbesondere durchgängig in Umfangsrichtung um die Achse, ausgeführt. Beispielsweise kann die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre als ringförmiger Schlitz radial zwischen den Bremsringen ausgeführt sein, insbesondere mit Luft als nicht magnetisch leitfähigem Material der mindestens einen magnetischen Flusssperre. In Ausführungsformen ist die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre als Ring aus nicht magnetisch leitfähigem Metall oder nicht magnetisch leitfähiger Metalllegierung hergestellt. In beispielhaften Ausführungsformen umfasst der sekundäre Bremsenkörper mindestens drei Bremsringe und mindestens zwei sekundäre magnetische Flusssperren, wobei radial zwischen jeweils zwei Bremsringen eine sekundäre magnetische Flusssperre angeordnet ist.Typically, the brake rings or the at least one secondary magnetic flux barrier are ring-shaped, in particular continuously in the circumferential direction around the axis. For example, the at least one secondary magnetic flux barrier can be designed as an annular slot radially between the brake rings, in particular with air as the non-magnetically conductive material of the at least one magnetic flux barrier. In embodiments, the at least one secondary magnetic flux barrier is produced as a ring made of non-magnetically conductive metal or non-magnetically conductive metal alloy. In exemplary embodiments, the secondary brake body comprises at least three brake rings and at least two secondary magnetic flux barriers, a secondary magnetic flux barrier being arranged radially between each two brake rings.

Typischerweise überbrückt der magnetische Fluss in dem geschlossenen Zustand der Haltebremse mindestens vier Mal zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper, insbesondere einmal zwischen dem inneren Reibpol des Innenpols und einem der Bremsringe, mindestens zweimal zwischen den Bremsringen und dem mindestens einen Zwischenring, insbesondere zwei Mal je Zwischenring, und einmal zwischen dem äußeren Reibpol des Außenpols und einem weiteren der Bremsringe. Beispielsweise überbrückt der magnetische Fluss bei einem primären Bremsenkörper mit einem Zwischenring vier Mal zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper, oder sechs Mal bei Ausführungsformen mit zwei Zwischenringen. Die Überbrückungen des magnetischen Flusses zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper, insbesondere die mehr als zwei Überbrückungen, können den Vorteil bieten, dass eine Normalkraft, mit welcher der primäre Bremsenkörper und der sekundäre Bremsenkörper aneinandergedrückt werden, erhöht ist. Durch eine erhöhte Normalkraft kann insbesondere eine höhere Reibungskraft oder eine höhere Haltekraft zum Festhalten einer Welle bereitgestellt werden.Typically, in the closed state of the holding brake, the magnetic flux bridges at least four times between the primary brake body and the secondary brake body, in particular once between the inner friction pole of the inner pole and one of the brake rings, at least twice between the brake rings and the at least one intermediate ring, in particular twice each intermediate ring, and once between the outer friction pole of the outer pole and another of the brake rings. For example, in the case of a primary brake body with an intermediate ring, the magnetic flux bridges four times between the primary brake body and the secondary brake body, or six times in embodiments with two intermediate rings. The bridges of the magnetic flux between the primary brake body and the secondary brake body, in particular the more than two bridges, can offer the advantage that a normal force with which the primary brake body and the secondary brake body are pressed against one another is increased. An increased normal force can in particular provide a higher frictional force or a higher holding force for holding a shaft in place.

Bei typischen Ausführungsformen sind die primären magnetischen Flusssperren und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre so breit ausgeführt, insbesondere in einer radialen Richtung so breit, dass ein Streufluss kleiner als 3% des magnetischen Flusses ist, insbesondere kleiner als 2% des magnetischen Flusses oder kleiner als 1 % des magnetischen Flusses. Unter einem Streufluss ist insbesondere ein gestreuter magnetischer Fluss zu verstehen, beispielsweise ein gestreuter magnetischer Fluss, der nicht durch magnetisch leitfähiges Material verläuft. Insbesondere ist unter dem Streufluss ein gestreuter magnetischer Fluss durch die primären magnetischen Flusssperren oder die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre zu verstehen. Bei typischen Ausführungsformen sind die primären magnetischen Flusssperren und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre zumindest im Wesentlichen gleich breit. Beispielsweise unterscheiden sich die primären magnetischen Flusssperren und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre in der radialen Breite jeweils nicht um mehr als 30%, insbesondere um nicht mehr als 20% oder um nicht mehr als 10%, oder um maximal 5 mm, insbesondere um maximal 3 mm oder um maximal 1 mm. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind die primären magnetischen Flusssperren und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre unterschiedlich breit.In typical embodiments, the primary magnetic flux barriers and the at least one secondary magnetic flux barrier are designed so wide, in particular so wide in a radial direction, that a leakage flux is less than 3% of the magnetic flux, in particular less than 2% of the magnetic flux or less than 1% of the magnetic flux. A leakage flux is to be understood in particular as a scattered magnetic flux, for example a scattered magnetic flux that does not run through magnetically conductive material. In particular, the stray flux is to be understood as a scattered magnetic flux through the primary magnetic flux barriers or the at least one secondary magnetic flux barrier. In typical embodiments, the primary magnetic flux barriers and the at least one secondary magnetic flux barrier are at least substantially the same width. For example, the primary magnetic flux barriers and the at least one secondary magnetic flux barrier differ in radial width by no more than 30%, in particular by no more than 20% or by no more than 10%, or by a maximum of 5 mm, in particular by a maximum 3 mm or by a maximum of 1 mm. In further typical embodiments, the primary magnetic flux barriers and the at least one secondary magnetic flux barrier are of different widths.

Bei typischen Ausführungsformen sind der Innenpol oder der Außenpol jeweils einstückig hergestellt. Durch eine einstückige Herstellung können insbesondere magnetische Übergangswiderstände, beispielsweise feine Luftritzen, welche bei nicht einstückiger Herstellung auftreten können, vermieden werden. Beispielsweise kann bei gleicher magnetischer Spannung ein höherer magnetischer Fluss und insbesondere eine höhere Normalkraft zwischen den beiden Bremsenkörpern erzeugt werden.In typical embodiments, the inner pole or the outer pole are each made in one piece. One-piece production makes it possible in particular to avoid magnetic transition resistances, for example fine air cracks, which can occur in the case of non-one-piece production. For example, with the same magnetic voltage, a higher magnetic flux and, in particular, a higher normal force can be generated between the two brake bodies.

Typischerweise sind die mindestens zwei Bremsringe jeweils oder gemeinsam an einem Bremsringhalter aus nicht magnetisch leitfähigem Material befestigt. Insbesondere ist der Bremsringhalter axial an der dem Luftspalt abgewandten Seite der Bremsringe angeordnet. Ein Bremsringhalter aus nicht magnetisch leitfähigem Material kann beispielsweise einen magnetischen Streufluss in einer axialen Richtung reduzieren oder verhindern.Typically, the at least two brake rings are each or together attached to a brake ring holder made of non-magnetically conductive material. In particular, the brake ring holder is arranged axially on the side of the brake rings facing away from the air gap. A brake ring holder made of non-magnetically conductive material can, for example, reduce or prevent a magnetic leakage flux in an axial direction.

Bei typischen Ausführungsformen ist der mindestens eine Zwischenring an einem Zwischenringhalter aus nicht magnetisch leitfähigem Material befestigt. Typischerweise ist der Zwischenringhalter zumindest teilweise an der dem Luftspalt abgewandten Seite des mindestens einen Zwischenrings angeordnet. In Ausführungsformen umgreift der Zwischenringhalter zumindest teilweise in axialer Richtung den mindestens einen Zwischenring. Insbesondere kann der mindestens eine Zwischenring von dem Zwischenringhalter von drei Seiten umschlossen sein, beispielsweise an der dem Luftspalt abgewandten axial ausgerichteten Seite eines Zwischenrings und an zwei radial ausgerichteten Seiten des Zwischenrings.In typical embodiments, the at least one intermediate ring is attached to an intermediate ring holder made of non-magnetically conductive material. The intermediate ring holder is typically arranged at least partially on the side of the at least one intermediate ring facing away from the air gap. In embodiments, the intermediate ring holder at least partially engages around the at least one intermediate ring in the axial direction. In particular, the at least one intermediate ring can be enclosed by the intermediate ring holder on three sides, for example on the axially aligned side of an intermediate ring facing away from the air gap and on two radially aligned sides of the intermediate ring.

Bei typischen Ausführungsformen bildet der Bremsringhalter zumindest teilweise die mindestens eine sekundäre Flusssperre. Insbesondere kann der Bremsringhalter zwischen zwei Bremsringen axial in Richtung des Luftspalts ausgedehnt sein oder bis an den Luftspalt heranreichen. Bei Ausführungsformen bildet der Zwischenringhalter zumindest teilweise die mindestens zwei primären magnetischen Flusssperren. Insbesondere kann der Zwischenringhalter zwischen einem Zwischenring und dem Innenpol oder dem Außenpol, oder beispielsweise zwischen zwei Zwischenringen axial in Richtung des Luftspalts ausgedehnt sein oder bis an den Luftspalt heranreichen.In typical embodiments, the brake ring holder at least partially forms the at least one secondary flow barrier. In particular, the brake ring holder between two brake rings can be extended axially in the direction of the air gap or can extend as far as the air gap. In embodiments, the intermediate ring holder at least partially forms the at least two primary magnetic flux barriers. In particular, the intermediate ring holder can be extended axially in the direction of the air gap between an intermediate ring and the inner pole or the outer pole, or for example between two intermediate rings, or can extend as far as the air gap.

Typischerweise ist ein Bremsring mit dem Bremsringhalter oder ein Zwischenring mit dem Zwischenringhalter durch nicht magnetisch leitfähiges Befestigungsmittel verbunden, insbesondere vernietet, verstemmt, verklebt oder verschraubt, beispielsweise mittels Edelstahl-Schrauben verschraubt. Typischerweise sind der Bremsringhalter oder der Zwischenringhalter aus nicht magnetisch leitfähigem Metall oder nicht magnetisch leitfähiger Metalllegierung hergestellt, insbesondere aus Aluminium, aus austenitischem Eisen oder aus austenitischem Stahl.Typically, a brake ring is connected to the brake ring holder or an intermediate ring to the intermediate ring holder by non-magnetically conductive fastening means, in particular riveted, caulked, glued or screwed, for example screwed by means of stainless steel screws. The brake ring holder or the intermediate ring holder are typically made from non-magnetically conductive metal or non-magnetically conductive metal alloy, in particular from aluminum, from austenitic iron or from austenitic steel.

Bei typischen Ausführungsformen ist der Zwischenringhalter mit dem mindestens einen Zwischenring oder der Bremsringhalter mit den Bremsringen einstückig hergestellt. Unter einer einstückigen Herstellung ist hierin insbesondere eine monolithische Herstellung zu verstehen. Beispielsweise können durch eine einstückige oder monolithische Herstellung fehleranfällige mechanische Verbindungen entfallen. Eine einstückige Herstellung kann das Herstellen der Haltebremse vereinfachen. Insbesondere kann die Herstellung von Passungen zwischen Einzelbauteilen entfallen. Insbesondere können der Zwischenringhalter mit dem mindestens einen Zwischenring oder der Bremsringhalter mit den Bremsringen dauerhaft sicher oder bauraumsparend hergestellt werden.In typical embodiments, the intermediate ring holder with the at least one intermediate ring or the brake ring holder is made in one piece with the brake rings. A one-piece production is to be understood here in particular as a monolithic production. For example, mechanical connections that are prone to errors can be dispensed with through a one-piece or monolithic production. A one-piece production can simplify the production of the holding brake. In particular, the production of fits between individual components can be dispensed with. In particular, the intermediate ring holder with the at least one intermediate ring or the brake ring holder with the brake rings can be manufactured in a permanently safe or space-saving manner.

Bei Ausführungsformen ist der Zwischenringhalter mit dem mindestens einen Zwischenring oder der Bremsringhalter mit den Bremsringen jeweils durch ein Sinterverfahren zumindest teilweise aus ferritischem Eisenpulver und zumindest teilweise aus austenitischem Eisenpulver hergestellt. Eine einstückige Herstellung zumindest teilweise aus ferritischem Eisenpulver und zumindest teilweise aus austenitischem Eisenpulver ist insbesondere möglich, da ferritisches Eisenpulver und austenitisches Eisenpulver ähnliche Schmelzpunkte aufweisen. Zur einstückigen Herstellung werden beispielsweise ferritisches Eisenpulver und austenitisches Eisenpulver zusammen in einem Grünling verpresst und gesintert, wobei in dem Grünling der mindestens eine Zwischenring oder die Bremsringe zumindest teilweise aus ferritischem Eisenpulver verpresst werden und der Zwischenringhalter oder der Bremsringhalter zumindest teilweise aus austenitischem Eisenpulver verpresst wird. Typischerweise sind die primären magnetischen Flusssperren oder die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre als ringförmige Schlitze ausgeführt, beispielsweise mit Luft als nicht magnetisch leitfähigem Material der primären magnetische Flusssperren oder der mindestens einen sekundären magnetischen Flusssperre. Ringförmige Schlitze können beispielsweise durch zerspanende Bearbeitung einer gesinterten Scheibe oder durch Verwendung einer geeigneten Sinterform bereitgestellt werden.In embodiments, the intermediate ring holder with the at least one intermediate ring or the brake ring holder with the brake rings are each made at least partially from ferritic iron powder and at least partially from austenitic iron powder by a sintering process. A one-piece production at least partially from ferritic iron powder and at least partially from austenitic iron powder is possible in particular, since ferritic iron powder and austenitic Iron powder have similar melting points. For one-piece production, for example, ferritic iron powder and austenitic iron powder are pressed and sintered together in a green compact, with the at least one intermediate ring or the brake rings being pressed at least partially from ferritic iron powder and the intermediate ring holder or the brake ring holder being at least partially pressed from austenitic iron powder. Typically, the primary magnetic flux barriers or the at least one secondary magnetic flux barrier are designed as ring-shaped slots, for example with air as the non-magnetically conductive material of the primary magnetic flux barriers or the at least one secondary magnetic flux barrier. Annular slots can be provided, for example, by machining a sintered disk or by using a suitable sintering mold.

Typische Ausführungsformen betreffen einen Elektromotor, insbesondere einen Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM), mit einer Haltebremse nach hierin beschriebenen Ausführungsformen.Typical embodiments relate to an electric motor, in particular a permanent magnet synchronous motor (PMSM), with a holding brake according to the embodiments described herein.

Bei typischen Ausführungsformen ist die Haltebremse axial zwischen einem Rotorbereich, in welchem ein Rotor des Elektromotors an einer Welle des Elektromotors angeordnet ist, und einem Lagerbereich, in welchem die Welle an einem Lagerschild des Elektromotors gelagert ist, angeordnet. Typischerweise ist der primäre Bremsenkörper axial zwischen dem Lagerbereich und dem sekundären Bremsenkörper angeordnet. Insbesondere ist der erste Bremsenkörper axial benachbart, beispielsweise direkt axial benachbart, zu dem Lagerbereich angeordnet. Typischerweise ist der Außenpol des primären Bremsenkörpers axial zumindest teilweise in den Lagerschild aufgenommen. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist der sekundäre Bremsenkörper axial zwischen dem Lagerbereich und dem primären Bremsenkörper angeordnet. Insbesondere kann die Welle einseitig bezüglich des Rotorbereichs gelagert sein, beispielsweise an einem abtriebsseitigen Lagerschild des Elektromotors.In typical embodiments, the holding brake is arranged axially between a rotor area, in which a rotor of the electric motor is arranged on a shaft of the electric motor, and a bearing area, in which the shaft is mounted on a bearing plate of the electric motor. Typically, the primary brake body is arranged axially between the bearing area and the secondary brake body. In particular, the first brake body is arranged axially adjacent, for example directly axially adjacent, to the bearing area. Typically, the outer pole of the primary brake body is axially at least partially received in the end shield. In further typical embodiments, the secondary brake body is arranged axially between the bearing area and the primary brake body. In particular, the shaft can be mounted on one side with respect to the rotor area, for example on an output-side end shield of the electric motor.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Außenpol radial außen einen Flansch zur Befestigung des primären Bremsenkörpers an einem Lagerschild des Elektromotors oder an einem Gehäuse des Elektromotors. Insbesondere bildet der Flansch ein Widerlager der Haltebremse. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist die Haltebremse als Anbauteil in der Nähe eines Festlagers an der B-Seite eines Elektromotors angeordnet.In typical embodiments, the outer pole comprises a flange radially on the outside for fastening the primary brake body to a bearing plate of the electric motor or to a housing of the electric motor. In particular, the flange forms an abutment for the holding brake. In further typical embodiments, the holding brake is arranged as an attachment near a fixed bearing on the B-side of an electric motor.

Typische Verfahren zum Betreiben einer Haltebremse nach hierin beschriebenen Ausführungsformen umfassen ein Öffnen der Haltebremse auf eine Bremse-Öffnen-Anforderung hin. Eine Bremse-Öffnen-Anforderung kann beispielsweise bei einem Anlaufen eines Antriebs, welcher die Haltebremse umfasst, aus dem Stillstand erfolgen. Das Öffnen der Haltebremse umfasst ein Bestromen der Spule zum Kompensieren, insbesondere zum Neutralisieren, Verdrängen oder Umlenken, des durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses. Typischerweise wird der durch den Permanentmagneten erzeugte magnetische Fluss in dem primären Bremsenkörper, insbesondere in dem Innenpol, dem Außenpol oder beispielsweise dem mindestens einen Zwischenring, und in dem sekundären Bremsenkörper, insbesondere in den Bremsringen, zumindest teilweise kompensiert.Typical methods for operating a holding brake according to the embodiments described herein include opening the holding brake in response to an open brake request. An open brake request can be made, for example, when a drive that includes the holding brake starts up from standstill. Opening the holding brake includes energizing the coil to compensate, in particular to neutralize, displace or deflect, the magnetic flux generated by the permanent magnet. The magnetic flux generated by the permanent magnet is at least partially compensated for in the primary brake body, in particular in the inner pole, the outer pole or, for example, the at least one intermediate ring, and in the secondary brake body, in particular in the brake rings.

Typischerweise umfasst das Öffnen der Haltebremse ein Ausbilden eines Luftspalts zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper. Typically, opening the holding brake includes forming an air gap between the primary brake body and the secondary brake body.

Insbesondere wird durch das Kompensieren des magnetischen Flusses eine aus dem magnetischen Fluss resultierende Magnetkraft zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper zumindest so weit reduziert, dass eine Federkraft, welche insbesondere durch ein Federelement der Haltebremse aufgebracht wird, den primären Bremsenkörper oder den sekundären Bremsenkörper axial verschiebt. Durch das axiale Verschieben bildet sich typischerweise der Luftspalt zwischen dem primären Bremsenkörper oder dem sekundären Bremsenkörper aus. In dem geöffneten Zustand sind die beiden Bremsenkörper relativ zueinander rotierbar.In particular, by compensating the magnetic flux, a magnetic force resulting from the magnetic flux between the primary brake body and the secondary brake body is reduced at least to such an extent that a spring force, which is applied in particular by a spring element of the holding brake, axially moves the primary brake body or the secondary brake body shifts. The axial displacement typically forms the air gap between the primary brake body or the secondary brake body. In the open state, the two brake bodies can be rotated relative to one another.

Typische Verfahren umfassen ein Schließen der Haltebremse auf eine Bremse-Schließen-Anforderung hin. Das Schließen umfasst ein Reduzieren oder Abschalten eines Stroms in der Spule. Eine Bremse-Schließen-Anforderung kann beispielsweise erfolgen, nachdem der Antrieb zum Stillstand gekommen ist oder bei Aktivierung einer Notbremsung.Typical methods include applying the holding brake in response to a brake apply request. Closing includes reducing or switching off a current in the coil. A brake closing request can be made, for example, after the drive has come to a standstill or when an emergency brake is activated.

Typischerweise umfasst das Schließen der Haltebremse ein Ausbilden eines durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses in dem primären Bremsenkörper, insbesondere in dem Innenpol, dem Außenpol oder dem mindestens einen Zwischenring, und in dem sekundären Bremsenkörper, insbesondere in den Bremsringen. Insbesondere umfasst das Ausbilden des magnetischen Flusses ein mindestens viermaliges Überbrücken des Luftspalts zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper durch den magnetischen Fluss. Typischerweise wird durch die aus dem magnetischen Fluss resultierende Magnetkraft der primäre Bremsenkörper oder der sekundäre Bremsenkörper axial verschoben und der Luftspalt geschlossen. Insbesondere werden durch die Magnetkraft der primäre Bremsenkörper und der sekundäre Bremsenkörper mit einer Normalkraft aneinandergedrückt. Typischerweise werden der sekundäre Bremsenkörper und insbesondere eine drehfest mit dem sekundären Bremsenkörper verbundene Welle des Antriebs durch eine aus der Normalkraft resultierende Reibungskraft oder Haltekraft festgehalten. In dem geschlossenen Zustand der Haltebremse ist der sekundäre Bremsenkörper typischerweise nicht relativ zu dem primären Bremsenkörper rotierbar.Typically, closing the holding brake includes forming a magnetic flux generated by the permanent magnet in the primary brake body, in particular in the inner pole, the outer pole or the at least one intermediate ring, and in the secondary brake body, in particular in the brake rings. In particular, the formation of the magnetic flux comprises bridging the air gap between the primary brake body and the secondary brake body by the magnetic flux at least four times. Typically, the primary brake body or the secondary brake body and the air gap are axially displaced by the magnetic force resulting from the magnetic flux closed. In particular, the primary brake body and the secondary brake body are pressed against one another with a normal force by the magnetic force. Typically, the secondary brake body and in particular a shaft of the drive that is non-rotatably connected to the secondary brake body are held in place by a frictional force or holding force resulting from the normal force. In the closed state of the holding brake, the secondary brake body is typically not rotatable relative to the primary brake body.

Typische Ausführungsformen der Haltebremse bieten gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine höhere Haltekraft zum Halten einer Welle bereitgestellt wird. Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass ein von einem Permanentmagnet erzeugter magnetischer Fluss mindestens vier Mal zur Erzeugung einer Haltekraft zwischen den beiden Bremsenkörpern überbrückt. Ausführungsformen bieten weiterhin den Vorteil, dass magnetischer Streufluss reduziert ist oder dass unnötige magnetische Widerstände vermieden sind. Ein weiterer Vorteil typischer Ausführungsformen ist, dass typische Haltebremsen bezogen auf ihre Haltekraft vergleichsweise wenig Bauraum benötigen. Ausführungsformen weisen weiterhin eine erhöhte Stabilität oder Sicherheit auf.Typical embodiments of the holding brake offer the advantage over the prior art that a higher holding force is provided for holding a shaft. Embodiments offer the advantage that a magnetic flux generated by a permanent magnet is bridged at least four times to generate a holding force between the two brake bodies. Embodiments also offer the advantage that magnetic leakage flux is reduced or that unnecessary magnetic resistances are avoided. Another advantage of typical embodiments is that typical holding brakes require comparatively little installation space in relation to their holding force. Embodiments also have increased stability or security.

FigurenlisteFigure list

Weitere Vorteile und Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei die Figuren zeigen:

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer typischen Haltebremse;
2 zeigt eine schematische Illustration eines magnetischen Flusses in einem geschlossenen Zustand der Haltebremse;
3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines primären Bremsenkörpers;
4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines primären Bremsenkörpers gemäß einer weiteren typischen Ausführungsform;
5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines sekundären Bremsenkörpers;
6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines typischen Elektromotors; und
7 zeigt schematisch ein Verfahren zum Betreiben einer Haltebremse.

Further advantages and features of preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings, the figures showing:

1 shows a schematic sectional view of a typical holding brake;
2 shows a schematic illustration of a magnetic flux in a closed state of the holding brake;
3 Figure 3 shows a schematic sectional view of a primary brake body;
4th shows a schematic sectional view of a primary brake body according to a further typical embodiment;
5 shows a schematic sectional view of a secondary brake body;
6th Figure 3 shows a schematic sectional view of a typical electric motor; and
7th shows schematically a method for operating a holding brake.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Nachfolgend werden typische Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt.Typical embodiments are described below with reference to the figures, the invention not being restricted to the exemplary embodiments, rather the scope of the invention is determined by the claims.

Bei der Beschreibung der Figuren werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet. Teilweise werden Merkmale, welche bereits im Zusammenhang mit anderen Figuren beschrieben wurden, der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals beschrieben.In the description of the figures, the same reference symbols are used for the same or similar parts. In some cases, features that have already been described in connection with other figures are not described again for the sake of clarity.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer typischen Haltebremse 1. Die Haltebremse 1 umfasst einen primären Bremsenkörper 11, einen sekundären Bremsenkörper 41 und eine Wellenbefestigung 51. Der primäre Bremsenkörper 11 ist eingerichtet zur drehfesten Verbindung mit einem Gehäuse oder einem Lagerschild eines Antriebs, insbesondere über den Flansch 31 des primären Bremsenkörpers 11. Der sekundäre Bremsenkörper 41 ist über ein Federelement 35, in der 1 eine Tellerfeder, drehfest mit der Wellenbefestigung 51 verbunden. Die Wellenbefestigung 51 ist eingerichtet zur drehfesten und axial nicht verschieblichen Verbindung mit einer Welle eines Antriebs. 1 shows a schematic sectional view of a typical holding brake 1 . The holding brake 1 includes a primary brake body 11 , a secondary brake body 41 and a shaft mount 51 . The primary brake body 11 is set up for a non-rotatable connection to a housing or a bearing plate of a drive, in particular via the flange 31 of the primary brake body 11 . The secondary brake body 41 is about a spring element 35 , in the 1 a disc spring, non-rotatable with the shaft mounting 51 connected. The shaft attachment 51 is set up for a rotationally fixed and axially non-displaceable connection to a shaft of a drive.

Die 1 zeigt die Haltebremse 1 in einem geöffneten Zustand. Zwischen dem primären Bremsenkörper 11 und dem sekundären Bremsenkörper 41 ist ein Luftspalt 5 (schematisch angedeutet) ausgebildet. Der primäre Bremsenkörper 11 und der sekundäre Bremsenkörper 41 sind insbesondere um eine Achse 3 relativ zueinander rotierbar. Der sekundäre Bremsenkörper 41 ist durch das Federelement 35 axial in Richtung der Wellenbefestigung 51 gezogen.the 1 shows the holding brake 1 in an open state. Between the primary brake body 11 and the secondary brake body 41 is an air gap 5 (indicated schematically) formed. The primary brake body 11 and the secondary brake body 41 are in particular about an axis 3 rotatable relative to each other. The secondary brake body 41 is through the spring element 35 axially in the direction of the shaft mounting 51 pulled.

Der primäre Bremsenkörper 11 umfasst einen Außenpol 13 und einen Innenpol 15 aus magnetisch leitfähigem Material, insbesondere aus weichmagnetischem Material. Der Außenpol 13 und der Innenpol 15 sind jeweils einstückig und ringförmig ausgeführt. In der axialen Schnittansicht der 1 weisen der Außenpol 13 und der Innenpol 15 jeweils eine im Wesentlichen L-förmige Schnittfläche auf, wobei der Außenpol 13 zusätzlich den Flansch 31 zur Befestigung des primären Bremsenkörpers 11 umfasst. Der Außenpol 13 umfasst an dem Luftspalt 5 einen äußeren Reibpol 17 zum Reibungskontakt mit dem sekundären Bremsenkörper 41. Radial innerhalb des äußeren Reibpols 17 reicht der Innenpol 15 mit einem inneren Reibpol 19 zum Reibungskontakt mit dem sekundären Bremsenkörper 41 an den Luftspalt 5 heran.The primary brake body 11 includes an outer pole 13th and an inner pole 15th made of magnetically conductive material, in particular made of soft magnetic material. The outer pole 13th and the inner pole 15th are each made in one piece and ring-shaped. In the axial sectional view of the 1 point the outer pole 13th and the inner pole 15th each have a substantially L-shaped cut surface, the outer pole 13th additionally the flange 31 for attaching the primary brake body 11 includes. The outer pole 13th includes at the air gap 5 an outer friction pole 17th for frictional contact with the secondary brake body 41 . Radially within the outer friction pole 17th the inner pole is enough 15th with an inner friction pole 19th for frictional contact with the secondary brake body 41 to the air gap 5 approach.

Im magnetischen Fluss zwischen dem Außenpol 13 und dem Innenpol 15 ist ein Permanentmagnet 21 angeordnet. Beispielsweise ist in der 1 das magnetische Moment des Permanentmagnet 21 axial ausgerichtet und der Permanentmagnet 21 zwischen jeweils einem Schenkel des Außenpols 13 und des Innenpols 15 angeordnet.In the magnetic flux between the outer pole 13th and the inner pole 15th is a permanent magnet 21 arranged. For example, in the 1 the magnetic moment of the permanent magnet 21 axially aligned and the permanent magnet 21 between each leg of the outer pole 13th and the inner pole 15th arranged.

Der primäre Bremsenkörper 11 umfasst radial zwischen dem äußeren Reibpol 17 und dem inneren Reibpol 19 primäre magnetische Flusssperren 25 aus nicht magnetisch leitfähigem Material, in der 1 beispielsweise drei primäre magnetische Flusssperren 25. Radial zwischen jeweils zwei primären magnetischen Flusssperren 25 ist jeweils ein Zwischenring 27 aus magnetisch leitfähigem Material angeordnet. Die Zwischenringe 27 weisen am Luftspalt 5 mittlere Reibpole zum Reibungskontakt mit dem sekundären Bremsenkörper 41 auf, insbesondere zum Reibungskontakt mit Bremsringen 43 des sekundären Bremsenkörpers 41. Die primären magnetischen Flusssperren 25 und die Zwischenringe 27 sind ringförmig um die Achse 3 ausgeführt. Die Zwischenringe 27 sind an einem Zwischenringhalter 29 aus nicht magnetisch leitfähigem Material, beispielsweise aus Aluminium, befestigt. Der Zwischenringhalter 29 erstreckt sich axial in Richtung des Luftspalts 5 und bildet zumindest teilweise die primären magnetischen Flusssperren 25.The primary brake body 11 includes radially between the outer friction pole 17th and the inner friction pole 19th primary magnetic flux barriers 25th made of non-magnetically conductive material in which 1 for example three primary magnetic flux barriers 25th . Radial between any two primary magnetic flux barriers 25th is an intermediate ring each 27 arranged from magnetically conductive material. The intermediate rings 27 point at the air gap 5 middle friction poles for frictional contact with the secondary brake body 41 especially for frictional contact with brake rings 43 of the secondary brake body 41 . The primary magnetic flux barriers 25th and the intermediate rings 27 are annular around the axis 3 executed. The intermediate rings 27 are on an intermediate ring holder 29 made of non-magnetically conductive material, for example aluminum, attached. The intermediate ring holder 29 extends axially in the direction of the air gap 5 and at least partially forms the primary magnetic flux barriers 25th .

Zwischen dem Innenpol 15, dem Außenpol 13 und dem Zwischenringhalter 29 ist eine Spule 23, in der 1 eine Ringspule, angeordnet. Die Spule 23 ist eingerichtet, in einem bestromten Zustand den durch den Permanentmagneten 21 erzeugten magnetischen Fluss zu kompensieren.Between the inner pole 15th , the outer pole 13th and the intermediate ring holder 29 is a coil 23 , in the 1 a ring coil, arranged. The sink 23 is set up in an energized state by the permanent magnet 21 to compensate generated magnetic flux.

Der sekundäre Bremsenkörper 41 umfasst in der 1 drei Bremsringe 43 aus magnetisch leitfähigem Material. Die Bremsringe 43 reichen an den Luftspalt 5 heran und weisen am Luftspalt 5 Reibabschnitte zum Reibungskontakt mit dem primären Bremsenkörper 11 auf. Die Bremsringe 43 sind an einem Bremsringhalter 49 des sekundären Bremsenkörpers 11 befestigt. Der Bremsringhalter 49 ist aus nicht magnetisch leitfähigem Material, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt. Radial zwischen jeweils zwei Bremsringen 43 umfasst der sekundäre Bremsenkörper 41 jeweils eine sekundäre magnetische Flusssperre 47 aus nicht magnetisch leitfähigem Material. Der Bremsringhalter 49 erstreckt sich radial zwischen den Bremsringen 43 axial in Richtung des Luftspalts 5 und bildet teilweise die sekundären magnetischen Flusssperren 47. Wie in der 1 beispielsweise für die sekundären magnetischen Flusssperren 47 dargestellt, kann in typischen Ausführungsformen eine primäre magnetische Flusssperre oder eine sekundäre magnetische Flusssperre teilweise aus einem nicht magnetisch leitfähigen Metall oder nicht magnetisch leitfähiger Metalllegierung und teilweise aus Luft bestehen.The secondary brake body 41 includes in the 1 three brake rings 43 made of magnetically conductive material. The brake rings 43 reach the air gap 5 approach and point at the air gap 5 Frictional sections for frictional contact with the primary brake body 11 on. The brake rings 43 are on a brake ring holder 49 of the secondary brake body 11 attached. The brake ring holder 49 is made of non-magnetically conductive material, for example aluminum. Radial between two brake rings 43 comprises the secondary brake body 41 a secondary magnetic flux barrier each 47 made of non-magnetically conductive material. The brake ring holder 49 extends radially between the brake rings 43 axially in the direction of the air gap 5 and partially forms the secondary magnetic flux barriers 47 . Like in the 1 for example for the secondary magnetic flux barriers 47 As shown, in typical embodiments, a primary magnetic flux blocker or a secondary magnetic flux blocker may consist partly of a non-magnetically conductive metal or non-magnetically conductive metal alloy and partly of air.

2 zeigt eine schematische Illustration eines durch den Permanentmagneten 21 erzeugten magnetischen Flusses 55 in Bauteilen der Haltebremse 1 aus magnetisch leitfähigem Material. Die 2 zeigt die Haltebremse 1 in einem geschlossenen Zustand, insbesondere bei unbestromter Spule 23. In der Illustration der 2 ist beispielhaft eine Haltebremse 1 mit einem Zwischenring 27 und zwei Bremsringen 43 dargestellt. Der Außenpol 13, der Innenpol 15, der mindestens eine Zwischenring 27 und die Bremsringe 43 sind radial so angeordnet, dass jeder der Bremsringe 43 im geschlossenen Zustand der Haltebremse 1 mit jeweils zwei Reibpartnern des primären Bremsenkörpers 11 aus magnetisch leitfähigem Material in Kontakt steht, wobei die Reibpartner des primären Bremsenkörpers 11 den Außenpol 13, den Innenpol 15 und den mindestens einen Zwischenring 25 umfassen. Der Außenpol 13, der Innenpol 15, der mindestens eine Zwischenring 25 und die Bremsringe 43 sind aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt. Wie in der 2 dargestellt, kann bei unbestromter Spule 23 ein magnetischer Fluss 55 durch den Außenpol 13, die Bremsringe 43, die Zwischenringe 47 und den Innenpol 15 fließen und eine Magnetkraft bewirken, welche die beiden Bremsenkörper 11,41 axial aneinander drückt. Durch die resultierende Reibungskraft oder Haltekraft zwischen dem primären Bremsenkörper 11 und dem sekundären Bremsenkörper 41 kann eine über das Federelement 35 und die Wellenbefestigung 51 mit dem sekundären Bremsenkörper 41 verbundene Welle eines Antriebs festgehalten werden. 2 Figure 12 shows a schematic illustration of one by the permanent magnet 21 generated magnetic flux 55 in components of the holding brake 1 made of magnetically conductive material. the 2 shows the holding brake 1 in a closed state, especially when the coil is de-energized 23 . In the illustration of the 2 is an example of a holding brake 1 with an intermediate ring 27 and two brake rings 43 shown. The outer pole 13th , the inner pole 15th , the at least one intermediate ring 27 and the brake rings 43 are arranged radially so that each of the brake rings 43 when the holding brake is closed 1 each with two friction partners of the primary brake body 11 made of magnetically conductive material is in contact, the friction partner of the primary brake body 11 the outer pole 13th , the inner pole 15th and the at least one intermediate ring 25th include. The outer pole 13th , the inner pole 15th , the at least one intermediate ring 25th and the brake rings 43 are made of magnetically conductive material. Like in the 2 shown, can with de-energized coil 23 a magnetic flux 55 through the outer pole 13th who have favourited brake rings 43 , the intermediate rings 47 and the inner pole 15th flow and cause a magnetic force, which the two brake bodies 11 , 41 presses against each other axially. By the resulting frictional force or holding force between the primary brake body 11 and the secondary brake body 41 can one over the spring element 35 and the shaft attachment 51 with the secondary brake body 41 connected shaft of a drive are held.

Die primären magnetischen Flusssperren und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre reduzieren oder verhindern ungewünschten Streufluss 57 zwischen Bauteilen aus magnetisch leitfähigem Material, insbesondere Streufluss zwischen den Bremsringen 43, zwischen dem mindestens einen Zwischenring 27 und dem Innenpol 15 oder dem Außenpol 13 oder zwischen zwei Zwischenringen 27 bei Ausführungsformen mit mehr als einem Zwischenring 27. Insbesondere lenken die primären magnetischen Flusssperren 25 und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre 47 den magnetischen Fluss 55 so, dass der magnetische Fluss 55 eine Grenze 59 zwischen dem primären Bremsenkörper 11 und dem sekundären Bremsenkörper 41 mindestens vier Mal überbrückt. Beispielsweise überbrückt der magnetische Fluss in der 2 die Grenze 59 vier Mal. In der Ausführungsform der 1 überbrückt der magnetische Fluss in dem geschlossenen Zustand der Haltebremse 1 die Grenze zwischen dem primären Bremsenkörper 11 und dem sekundären Bremsenkörper 41 sechs Mal.The primary magnetic flux blocks and the at least one secondary magnetic flux block reduce or prevent undesired leakage flux 57 between components made of magnetically conductive material, in particular leakage flux between the brake rings 43 , between the at least one intermediate ring 27 and the inner pole 15th or the outer pole 13th or between two intermediate rings 27 in embodiments with more than one intermediate ring 27 . In particular, the primary magnetic flux barriers are directing 25th and the at least one secondary magnetic flux barrier 47 the magnetic flux 55 so that the magnetic flux 55 a border 59 between the primary brake body 11 and the secondary brake body 41 bridged at least four times. For example, the magnetic flux bridges in the 2 the border 59 four times. In the embodiment of 1 bridges the magnetic flux in the closed state of the holding brake 1 the boundary between the primary brake body 11 and the secondary brake body 41 six times.

3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines primären Bremsenkörpers 11 mit zwei primären magnetischen Flusssperren 25 und einem Zwischenring 27. Der Permanentmagnet 21 ist zumindest teilweise radial außerhalb des Innenpols 15 und des Außenpols 13 angeordnet. In der 3 wird beispielhaft der Flansch 31 durch den Außenpol 13, den Innenpol 15 und den Permanentmagneten 21 gebildet. 3 Figure 3 shows a schematic sectional view of a primary brake body 11 with two primary magnetic flux barriers 25th and an intermediate ring 27 . The permanent magnet 21 is at least partially radially outside the inner pole 15th and the outer pole 13th arranged. In the 3 is an example of the flange 31 through the outer pole 13th , the inner pole 15th and the permanent magnet 21 educated.

4 zeigt einen Ausschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines primären Bremsenkörpers 11, wobei ein Zwischenringhalter 29 durch ein Sinterverfahren in einem einzelnen Sintervorgang einstückig mit Zwischenringen 27 hergestellt ist. Die Zwischenringe 27 auf der dem Luftspalt zugewandten Seite einer Materialgrenze 53 sind aus magnetisch leitfähigem Material gesintert, in der 2 insbesondere aus ferritischem Eisenpulver. Der Zwischenringhalter 29 auf der dem Luftspalt abgewandten Seite der Materialgrenze 53 ist aus nicht magnetisch leitfähigem Material gesintert, insbesondere aus austenitischem Eisenpulver. 4th shows a section of an exemplary embodiment of a primary brake body 11 , with an intermediate ring holder 29 by a sintering process in a single sintering process in one piece with intermediate rings 27 is made. The intermediate rings 27 on the side of a material boundary facing the air gap 53 are sintered from magnetically conductive material in which 2 especially made of ferritic iron powder. The intermediate ring holder 29 on the side of the material boundary facing away from the air gap 53 is sintered from non-magnetically conductive material, in particular from austenitic iron powder.

5 zeigt einen Ausschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines sekundären Bremsenkörpers 41, wobei ein Bremsringhalter 49 durch ein Sinterverfahren in einem einzelnen Sintervorgang einstückig mit Bremsringen 43 hergestellt ist. Die Bremsringe 43 auf der dem Luftspalt zugewandten Seite einer weiteren Materialgrenze 54 sind aus magnetisch leitfähigem Material gesintert, insbesondere aus ferritischem Eisenpulver. Der Bremsringhalter 49 auf der dem Luftspalt abgewandten Seite der weiteren Materialgrenze 54 ist aus nicht magnetisch leitfähigem Material gesintert, insbesondere aus austenitischem Eisenpulver. 5 shows a section of an exemplary embodiment of a secondary brake body 41 , being a brake ring holder 49 by a sintering process in a single sintering process in one piece with brake rings 43 is made. The brake rings 43 on the side facing the air gap of another material boundary 54 are sintered from magnetically conductive material, in particular from ferritic iron powder. The brake ring holder 49 on the side of the further material boundary facing away from the air gap 54 is sintered from non-magnetically conductive material, in particular from austenitic iron powder.

In den 4 und 5 sind die primären magnetischen Flusssperren 25 oder die sekundären magnetischen Flusssperren 47als ringförmige Schlitze unter Verwendung einer entsprechenden Sinterform hergestellt. Das nicht magnetisch leitfähige Material der primären magnetischen Flusssperren 25 oder der sekundären magnetischen Flusssperren 47 in den 4 und 5 ist Luft.In the 4th and 5 are the primary magnetic flux barriers 25th or the secondary magnetic flux barriers 47 are made as annular slits using an appropriate sintering mold. The non-magnetically conductive material of the primary magnetic flux barriers 25th or the secondary magnetic flux barriers 47 in the 4th and 5 is air.

6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines typischen Elektromotors 61. Der Elektromotor 61 umfasst entlang der Achse 3 einen Lagerbereich 65 und einen Rotorbereich 63. In der 6 ist eine Welle 71 des Elektromotors 61 beispielhaft einseitig des Rotorbereichs 63 durch zwei Schrägwälzlager 77 an einem abtriebsseitigen Lagerschild 73 gelagert. Im Rotorbereich 63 ist an der Welle 71 ein Rotor 67 des Elektromotors 61 befestigt. An einem Gehäuse 75 des Elektromotors 61 ist im Rotorbereich 63 ein Stator 69 des Elektromotors 61 befestigt. 6th shows a schematic sectional view of a typical electric motor 61 . The electric motor 61 includes along the axis 3 a storage area 65 and a rotor area 63 . In the 6th is a wave 71 of the electric motor 61 for example on one side of the rotor area 63 through two angular contact roller bearings 77 on a bearing shield on the output side 73 stored. In the rotor area 63 is on the wave 71 a rotor 67 of the electric motor 61 attached. On a case 75 of the electric motor 61 is in the rotor area 63 a stator 69 of the electric motor 61 attached.

Axial zwischen dem Lagerbereich 65 und dem Rotorbereich 63 ist eine Haltebremse 1 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen angeordnet. Ein primärer Bremsenkörper 11 der Haltebremse 1 ist über einen radial außen angeordneten Flansch 31 eines Außenpols 13 des primären Bremsenkörpers 11 drehfest mit dem Lagerschild 73 und dem Gehäuse 75 verbunden. Ein sekundärer Bremsenkörper 41 ist über ein Federelement 35, in der 6 eine Tellerfeder, drehfest mit einer Wellenbefestigung 51 verbunden. Die Wellenbefestigung 51 ist drehfest und axial nicht verschieblich mit der Welle 71 verbunden. In einem geöffneten Zustand der Haltebremse 1 ist eine Spule 23 der Haltebremse 1 bestromt. Die Welle 71 und der sekundäre Bremsenkörper 41 sind rotierbar. In einem geschlossenen Zustand der Haltebremse 1 ist die Spule 23 insbesondere unbestromt und der sekundäre Bremsenkörper 41 gegen den primären Bremsenkörper 11 gedrückt. Die Welle 71 und der sekundäre Bremsenkörper 41 sind im geschlossenen Zustand nicht rotierbar.Axially between the bearing area 65 and the rotor area 63 is a holding brake 1 arranged according to embodiments described herein. A primary brake body 11 the holding brake 1 is via a flange arranged radially on the outside 31 of an outer pole 13th of the primary brake body 11 non-rotatably with the end shield 73 and the case 75 connected. A secondary brake body 41 is about a spring element 35 , in the 6th a disc spring, non-rotatable with a shaft fastening 51 connected. The shaft attachment 51 is non-rotatable and cannot be moved axially with the shaft 71 connected. In an open state of the holding brake 1 is a coil 23 the holding brake 1 energized. The wave 71 and the secondary brake body 41 are rotatable. In a closed state of the holding brake 1 is the coil 23 in particular de-energized and the secondary brake body 41 against the primary brake body 11 pressed. The wave 71 and the secondary brake body 41 cannot be rotated when closed.

7 zeigt ein Verfahren 100 zum Betreiben einer Haltebremse nach hierin beschriebenen Ausführungsformen. Bei 110 erfolgt ein Öffnen der Haltebremse auf eine Bremse-Öffnen-Anforderung hin, insbesondere bei einem Anlaufen eines Antriebs. Das Öffnen umfasst ein Bestromen der Spule zum Kompensieren des durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses. Nach 110 kann der Antrieb anlaufen und eine Welle des Antriebs rotieren. Bei 120, beispielsweise bei einem Stillstand der Welle, erfolgt ein Schließen der Haltebremse auf eine Bremse-Schließen-Anforderung hin. Ein Strom in der Spule wird abgeschaltet. Ein magnetischer Fluss überbrückt mindestens vier Mal den Luftspalt zwischen dem primären Bremsenkörper und dem sekundären Bremsenkörper. Die resultierende Magnetkraft drückt den sekundären Bremsenkörper axial in Richtung des primären Bremsenkörpers und schließt den Luftspalt. Nach 120 kann die Welle im geschlossenen Zustand der Haltebremse nicht rotieren. 7th shows a procedure 100 for operating a holding brake according to the embodiments described herein. at 110 the holding brake is opened in response to an open brake request, in particular when a drive starts up. The opening includes energizing the coil to compensate for the magnetic flux generated by the permanent magnet. To 110 the drive can start up and one shaft of the drive can rotate. at 120 , for example when the shaft is at a standstill, the holding brake is closed in response to a brake-close request. A current in the coil is switched off. A magnetic flux bridges the air gap between the primary brake body and the secondary brake body at least four times. The resulting magnetic force pushes the secondary brake body axially in the direction of the primary brake body and closes the air gap. To 120 the shaft cannot rotate when the holding brake is closed.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102009021429 A1 [0002]DE 102009021429 A1 [0002]

Claims

Haltebremse (1) für einen Antrieb, insbesondere für eine elektrische Maschine, umfassend: - einen primären Bremsenkörper (11) und einen sekundären Bremsenkörper (41), wobei die beiden Bremsenkörper (11,41) in einem geöffneten Zustand der Haltebremse (1) relativ zueinander um eine Achse (3) rotierbar sind und in axialer Richtung zueinander einen konzentrisch zur Achse (3) ausgebildeten Luftspalt (5) bilden, - wobei der primäre Bremsenkörper (11) umfasst: - einen Außenpol (13) und einen Innenpol (15), welche jeweils koaxial zur Achse (3) ausgerichtet sind, wobei ein äußerer Reibpol (17) des Außenpols (13) und ein innerer Reibpol (19) des Innenpols (15) an den Luftspalt (5) heranreichen; - einen im magnetischen Fluss (55) zwischen dem Außenpol (13) und dem Innenpol (15) angeordneten Permanentmagneten (21); - eine Spule (23), welche eingerichtet ist, in einem bestromten Zustand den durch den Permanentmagneten (21) erzeugten magnetischen Fluss (55) zu kompensieren; und - mindestens zwei zwischen dem inneren Reibpol (19) und dem äußeren Reibpol (17) koaxial angeordnete, an den Luftspalt (5) heranreichende primäre magnetische Flusssperren (25).Holding brake (1) for a drive, in particular for an electrical machine, comprising: - A primary brake body (11) and a secondary brake body (41), the two brake bodies (11, 41) being rotatable relative to one another about an axis (3) in an open state of the holding brake (1) and one concentric to one another in the axial direction to the axis (3) formed air gap (5), - wherein the primary brake body (11) comprises: - An outer pole (13) and an inner pole (15), which are each aligned coaxially to the axis (3), an outer friction pole (17) of the outer pole (13) and an inner friction pole (19) of the inner pole (15) to the Reach the air gap (5); - A permanent magnet (21) arranged in the magnetic flux (55) between the outer pole (13) and the inner pole (15); - A coil (23) which is set up to compensate for the magnetic flux (55) generated by the permanent magnet (21) in an energized state; and - At least two primary magnetic flux barriers (25) which are arranged coaxially between the inner friction pole (19) and the outer friction pole (17) and reach the air gap (5).

Haltebremse (1) nach Anspruch 1, wobei zwischen den mindestens zwei primären magnetischen Flusssperren (25) mindestens ein an den Luftspalt (5) heranreichender Zwischenring (27) des primären Bremsenkörpers (11) angeordnet ist, und wobei der mindestens eine Zwischenring (27) aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt ist.Holding brake (1) Claim 1 wherein at least one intermediate ring (27) of the primary brake body (11) reaching the air gap (5) is arranged between the at least two primary magnetic flux barriers (25), and the at least one intermediate ring (27) is made of magnetically conductive material.

Haltebremse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der sekundäre Bremsenkörper (41) mindestens zwei Bremsringe (43) umfasst, wobei die Bremsringe (43) an den Luftspalt (5) heranreichen und aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt sind; und wobei der sekundäre Bremsenkörper (41) mindestens eine radial zwischen den Bremsringen (43) angeordnete, an den Luftspalt (5) heranreichende sekundäre magnetische Flusssperre (47) umfasst.Holding brake (1) according to one of the preceding claims, wherein the secondary brake body (41) comprises at least two brake rings (43), the brake rings (43) reaching up to the air gap (5) and being made of magnetically conductive material; and wherein the secondary brake body (41) comprises at least one secondary magnetic flux barrier (47) arranged radially between the brake rings (43) and reaching the air gap (5).

Haltebremse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die primären magnetischen Flusssperren (25) und die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre (47) so breit ausgeführt sind, dass ein Streufluss (57) kleiner als 3% des magnetischen Flusses (55) ist.Holding brake (1) according to one of the preceding claims, wherein the primary magnetic flux barriers (25) and the at least one secondary magnetic flux barrier (47) are designed so wide that a leakage flux (57) is less than 3% of the magnetic flux (55) .

Haltebremse (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die mindestens eine sekundäre magnetische Flusssperre (47) ringförmig um die Achse (3) ausgeführt ist.Holding brake (1) Claim 3 or 4th , wherein the at least one secondary magnetic flux barrier (47) is designed annularly around the axis (3).

Haltebremse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenpol (15) und/oder der Außenpol (13) jeweils einstückig hergestellt sind.Holding brake (1) according to one of the preceding claims, wherein the inner pole (15) and / or the outer pole (13) are each made in one piece.

Haltebremse (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die mindestens zwei Bremsringe (43) jeweils oder gemeinsam an einem Bremsringhalter (49) aus nicht magnetisch leitfähigem Material befestigt sind.Holding brake (1) after one of the Claims 3 until 6th , wherein the at least two brake rings (43) are each or together attached to a brake ring holder (49) made of non-magnetically conductive material.

Haltebremse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der mindestens eine Zwischenring (27) an einem Zwischenringhalter (29) aus nicht magnetisch leitfähigem Material befestigt ist, insbesondere wobei der mindestens eine Zwischenring (27) von dem Zwischenringhalter (29) von drei Seiten umschlossen ist.Holding brake (1) after one of the Claims 2 until 7th , wherein the at least one intermediate ring (27) is attached to an intermediate ring holder (29) made of non-magnetically conductive material, in particular wherein the at least one intermediate ring (27) is enclosed on three sides by the intermediate ring holder (29).

Haltebremse (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Bremsringhalter (49) zumindest teilweise die mindestens eine sekundäre Flusssperre (47) bildet und/oder wobei der Zwischenringhalter (29) zumindest teilweise die mindestens zwei primären magnetischen Flusssperren (25) bildet.Holding brake (1) after one of the Claims 7 or 8th wherein the brake ring holder (49) at least partially forms the at least one secondary flux barrier (47) and / or wherein the intermediate ring holder (29) at least partially forms the at least two primary magnetic flux barriers (25).

Haltebremse (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Zwischenringhalter (29) mit dem mindestens einen Zwischenring (27) und/oder der Bremsringhalter (49) mit den Bremsringen (43) einstückig hergestellt ist.Holding brake (1) after one of the Claims 7 until 9 , wherein the intermediate ring holder (29) with the at least one intermediate ring (27) and / or the brake ring holder (49) is made in one piece with the brake rings (43).

Haltebremse (1) nach Anspruch 10, wobei der Zwischenringhalter (29) mit dem mindestens einen Zwischenring (27) und/oder der Bremsringhalter (49) mit den Bremsringen (43) jeweils durch ein Sinterverfahren zumindest teilweise aus ferritischem Eisenpulver und zumindest teilweise aus austenitischem Eisenpulver hergestellt sind.Holding brake (1) Claim 10 , wherein the intermediate ring holder (29) with the at least one intermediate ring (27) and / or the brake ring holder (49) with the brake rings (43) are each made by a sintering process at least partially from ferritic iron powder and at least partially from austenitic iron powder.

Elektromotor (61) mit einer Haltebremse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric motor (61) with a holding brake (1) according to one of the preceding claims.

Elektromotor (61) nach Anspruch 12, wobei die Haltebremse (1) axial zwischen einem Rotorbereich (63), in welchem ein Rotor (67) des Elektromotors (61) an einer Welle (71) des Elektromotors (61) angeordnet ist, und einem Lagerbereich (65), in welchem die Welle (71) an einem Lagerschild (73) des Elektromotors (61) gelagert ist, angeordnet ist.Electric motor (61) Claim 12 , wherein the holding brake (1) axially between a rotor area (63), in which a rotor (67) of the electric motor (61) is arranged on a shaft (71) of the electric motor (61), and a bearing area (65) in which the shaft (71) is mounted on a bearing plate (73) of the electric motor (61) is arranged.

Elektromotor (61) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der Außenpol (13) radial außen einen Flansch (31) zur Befestigung des primären Bremsenkörpers (11) an dem Lagerschild (73) und/oder an einem Gehäuse (75) des Elektromotors (61) umfasst.Electric motor (61) according to one of the Claims 12 until 13th , wherein the outer pole (13) comprises a flange (31) radially on the outside for fastening the primary brake body (11) to the end shield (73) and / or to a housing (75) of the electric motor (61).

Verfahren (100) zum Betreiben einer Haltebremse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit - Öffnen (110) der Haltebremse auf eine Bremse-Öffnen-Anforderung hin, umfassend Bestromen der Spule zum Kompensieren des durch den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses; und - Schließen (120) der Haltebremse auf eine Bremse-Schließen-Anforderung hin umfassend Reduzieren oder Abschalten eines Stroms in der Spule.Method (100) for operating a holding brake according to one of the Claims 1 until 11 with - opening (110) the holding brake in response to a brake-opening request, comprising energizing the coil to compensate for the magnetic flux generated by the permanent magnet; and - Closing (120) the holding brake in response to a brake-closing request, comprising reducing or switching off a current in the coil.