DE10355719B4

DE10355719B4 - Elektromagnetbremse

Info

Publication number: DE10355719B4
Application number: DE10355719A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Strüber
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2023-11-29
Also published as: DE10355719A1

Abstract

Elektromagnetbremse (1), mit einer Spule (2), die in einem magnetisch leitendem Stator (3) angeordnet ist, einer magnetisch leitenden Druckplatte (4), die in geringem Abstand zum Stator (3) angeordnet ist und mit diesem durch Verschiebung entlang einer Achse in Anlage gebracht werden kann, einer Bremsscheibe (5) und einem die Druckplatte (4) bei inaktiver Spule (2) in Abstand zum Stator (3) haltendes Federmittel (6), magnetisch wirksame, der Druckplatte (4) gegenüberliegende, Anlagebereiche (7) des Stators (3) in ihrer Summe eine deutlich größere Fläche aufweisen als die Summe von zu den Anlagebereichen parallelen Statorquerschnittsflächen (8) in einem mittleren Bereich des Stators (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagebereiche (7) des Stators (3) aus einem äußeren Ringbereich (7a) und einem inneren Ringbereich 7b) bestehen, der Stator (3, 3d, 3e) mehrteilig ausgeführt ist und aus einem ringscheibenförmigen Bereich (3a), einem äußeren hohlzylindrischen Bereich (3b), einem inneren hohlzylindrischen Bereich (3c) eines einstückigen Statorteils und zwei weiteren ringscheibenförmigen Bereichen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromagnetbremse (1), mit einer Spule (2), die in einem magnetisch leitendem Stator (3) angeordnet ist, einer magnetisch leitenden Druckplatte (4), die in geringem Abstand zum Stator (3) angeordnet ist und mit diesem durch Verschiebung entlang einer Achse in Anlage gebracht werden kann, einer Bremsscheibe (5) und einem die Druckplatte (4) bei inaktiver Spule (2) in Abstand zum Stator (3) haltendes Federmittel (6), magnetisch wirksame, der Druckplatte (4) gegenüberliegende, Anlagebereiche (7) des Stators (3) in ihrer Summe eine deutlich größere Fläche aufweisen als die Summe von zu den Anlagebereichen parallelen Statorquerschnittsflächen (8) in einem mittleren Bereich des Stators (3)
Bekannte Elektromagnetbremsen sind aufgrund ihrer geometrischen Anordnung in der Regel überdimensioniert oder bei optimiertem Wirkungsgrad nicht wirtschaftlich herstellbar. Überdimensioniert sind sie, weil der Luftspalt zwischen der Druckplatte und dem Stator groß genug sein muss, damit die Bremsscheibe sicher abheben kann. Mit zunehmendem Verschleiß der Bremsscheibe vergrößert sich der Luftspalt entsprechend. Gewöhnlich sind die einander zugekehrten Flächen zwischen Stator und Druckplatte aus fertigungstechnischen Gründen relativ klein, so dass sich der Widerstand, den die Magnetfeldlinien im Bereich des Luftspalts überwinden müssen, sehr groß ist. Fertigungstechnisch bedingt sind Luftspaltquerschnitte und Eisenquerschnitte gleich groß dimensioniert, wodurch die Eisenquerschnitte überdimensioniert sind. Im Idealfall könnten die Eisenquerschnitte deutlich geringer sein.

Eine Elektromagnetbremse dieser Art ist aus der DE-OS 30 36 382 bekannt.

Aus der DE 28 14 200 C2 ist eine Federkraftbremse mit Elektromagnetlüftung bekannt bei der der Stator aus einem äußeren und einem inneren Statorteil mit jeweils einem scheibenförmigen und einem ringförmigen Bereich besteht. Der scheibenförmige Bereich des inneren Statorteils dient als Polfläche und steht der Ankerscheibe gegenüber. Der äußere Statorteil weist eine geringere Polfläche aus.

Bei der DE 833 070 C , sowie der DE 959 385 C besteht der Stator des Elektromagneten aus einem U-förmigen und einem scheibenförmigen Teil, wobei das scheibenförmige Teil eine Polfläche bildet, die ebenfalls größer ist als die zweite Polfläche.

Bei der DE 12 21 500 B besteht der Stator des Elektromagneten ebenfalls aus zwei Teilen, wobei das innere Teil beiderseits einen scheibenförmigen Bereich aufweist. Der äußere Teil weist nur einen scheibenförmigen Bereich auf. Bei dieser Ausführung ist es notwendig die Bewicklung auf dem inneren Rückschlussteil vorzunehmen.

Die Bremsen nach der DE 1 186 140 B , sowie der DE 38 05 705 C1 weisen drei und die magnetische Reibungsvorrichtung bekannt aus der CH 324 806 weist vier unterschiedlich geformte Statorteile auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Elektromagnetbremse darzustellen, die eine möglichst geringe Baugrösse, geringes Gewicht und einen hohen Wirkungsgrad aufweist und einfach herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anlagebereiche (7) des Stators (3) aus einem äußeren Ringbereich (7a) und einem inneren Ringbereich 7b) bestehen, der Stator (3, 3d, 3e) mehrteilig ausgeführt ist und aus einem ringscheibenförmigen Bereich (3a), einem äußeren hohlzylindrischen Bereich (3b), einem inneren hohlzylindrischen Bereich (3c) eines einstückigen Statorteils und zwei weiteren ringscheibenförmigen Bereichen (3d, 3e) besteht, die mit dem einstückigen Statorteil mechanisch fest verbunden sind, wobei ein Luftspalt (8) radial zwischen den beiden weiteren ringscheibenförmigen Bereichen verbleibt, der größer ist als der doppelte Abstand (9) zwischen der Druckplatte (4) und dem Stator (3), wobei der äußere Ringbereich (7a) der Anlagefläche (7) aus der Summe der Querschnittsflächen des äußeren hohlzylindrischen Bereichs (3b) und des äußeren ringscheibenförmigen Bereichs (3e) gebildet werden und der innere Ringbereich der Anlagefläche (7) aus der Summe der Querschnittsflächen des inneren hohlzylindrischen Bereichs (3c) und des inneren ringscheibenförmigen Bereichs (3d) gebildet werden, und die Fläche des äußeren Ringbereichs (7a) zumindest annähernd der Fläche des inneren Ringbereichs (7b) entspricht. Die vergrößerten Anlagebereiche bewirken eine Verringerung des Widerstandes, den die Magnetfeldlinien im Luftspalt zu überwinden haben, dadurch wird eine Erhöhung der Magnetkraft bewirkt bzw. kann bei gleicher Magnetkraft die Baugröße verringert werden. Zweckmäßigerweise wird der der Stator mehrteilig ausgeführt, um die Herstellbarkeit und Montage zu vereinfachen. Der Luftspalt ist notwendig um den magnetischen Fluss über die Druckplatte zu zwingen. Der mehrteilige Aufbau mit Ringscheibenelementen weist einfache und damit leicht herstellbare Geometrien auf. Durch die Verwendung von zwei zusätzlichen ringscheibenförmigen Bereichen, ist es einfacher symmetrische Luftspalt-Querschnitte auszubilden.

Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt.

Bei zusammengesetztem Stator ist der äußere Ringbereich der Anlagefläche aus der Summe der Querschnittsflächen des äußeren hohlzylindrischen Bereichs und des äußeren ringscheibenförmigen Bereichs gebildet und der innere Ringbereich der Anlagefläche aus der Summe der Querschnittsflächen des inneren hohlzylindrischen Bereichs und des inneren ringscheibenförmigen Bereichs gebildet. Durch die vergrößerte Anlagefläche verringert sich der magnetische Widerstand.

Eine optimale Ausnutzung des Magnetkreises wird erreicht, wenn die Fläche des äußeren Ringbereichs zumindest annähernd der Fläche des inneren Ringbereichs entspricht.

Der äußere hohlzylindrische Bereich des Stators ist vorzugsweise axial länger ausgebildet als der innere hohlzylindrische Bereich, wobei er die Druckplatte und die Bremsscheibe umgreift. Damit bildet der äußere hohlzylindrische Bereich ein erstes Gehäuseteil, wodurch die Teileanzahl verringert ist.

Die Abschlussplatte bildet ein zweites Gehäuseteil, das mit dem äußeren hohlzylindrischen Bereich des Stators mechanisch verbunden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Elektromagnetbremse aus dem Stand der Technik,
2 eine erste Ausführungsform einer Elektromagnetbremse nach der Erfindung,
3 eine zweite Ausführungsform der Elektromagnetbremse in unbestromtem Zustand,
4 die zweite Ausführungsform der Elektromagnetbremse in bestromtem Zustand und
5 eine Ansicht eines Stators der zweiten Ausführungsform.
1 zeigt eine Schnittansicht durch eine Elektromagnetbremse 1 aus dem Stand der Technik, mit einem Stator 3, einer Druckplatte 4, einer elektrischen Spule 2, einer Bremsscheibe 5 und einer Abschlussplatte 10. Der Stator 3 besteht aus einem ringscheibenförmigen Bereich 3a, einem äußeren hohlzylindrischen Bereich 3b und einem inneren hohlzylindrischen Bereich 3c, die zusammen an drei Seiten einen magnetisch leitenden ringförmigen Aufnahmeraum für die Spule 2 begrenzen. Die Druckplatte 4 besteht aus einem magnetisch leitenden Werkstoff und wird bei bestromter Spule 2 gegen den Druck eines Federmittels 6 (hier Druckfeder) an den Stator 3 magnetisch angezogen. Um eine ausreichende Magnetkraft zu erzeugen muss der Querschnitt der Statorfläche, die der Druckplatte gegenüberliegt relativ groß sein. Bei bestromter Spule 2 und angezogener Druckplatte 4 ist eine Bremsscheibe 5 gelüftet, die zwischen einer feststehenden Abschlussplatte 10 und der Druckplatte 4 angeordnet ist.
2 zeigt eine erste Ausführungsform der Elektromagnetbremse 1 nach der Erfindung, mit einem Stator 3 mit Spule 2, einer Bremsscheibe 5, die zwischen einer Druckplatte 4 und einer Abschlussplatte 10 angeordnet ist und durch den Druck eines Federmittels 6 gegen die Abschlussplatte gedrückt wird. Der Stator besteht aus einem ringscheibenförmigen Bereich 3a, einem äußeren hohlzylindrischen Bereich 3b einem inneren hohlzylindrischen Bereich 3c, einem inneren ringscheibenförmigen Bereich 3d und einem äußeren Ringscheibenförmigen Bereich 3e, die zusammen an vier Seiten einen magnetisch leitenden ringförmigen Aufnahmeraum für die Spule 2 begrenzen. Der Aufnahmeraum ist nicht komplett geschlossen, so dass ein Luftspalt 8 zwischen innerem und äußerem ringscheibenförmigen Bereich 3d, 3e verbleibt. Der Luftspalt 8 ist so dimensioniert, dass nahezu keine magnetischen Feldlinien diesen überwinden können. Ein Abstand 9 zwischen dem Stator 3 und der Druckplatte 4 ist so gewählt, dass nahezu alle Feldlinien diesen überwinden können, so dass die Druckplatte gegen die Kraft des Federmittels 6 vom Stator angezogen werden kann. Die Ausführungsform aus 2 stellt eine Idealform dar, die in der Praxis so nicht umsetzbar ist, weil deren Herstellung unwirtschaftlich wäre.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der innere ringscheibenförmige Bereich 3d und der äußere ringscheibenförmige Bereich 3e vom Stator 3 getrennt ist. Beide Ringscheiben werden erst nach der Montage der Spule 2 in/an den Stator montiert, vorzugsweise über eine Pressverbindung. Weiter ist der äußere hohlzylindrische Bereich 3b deutlich länger ausgebildet als der innere hohlzylindrische Bereich 3a, wodurch der äußere hohlzylindrische Bereich 3b als Gehäuseteil der Elektromagnetbremse 1 dienen kann. Das Ende des äußeren hohlzylindrischen Bereichs 3b ist mit einer Abschlussplatte 10 verbunden, die als zweites Gehäuseteil dienen, in dem neben den Statorteilen und der Spule 2 eine Druckplatte 4, ein Federmittel 6 und eine Bremsscheibe 5 angeordnet sind, wobei sich die Bremsscheibe 5 zwischen der Abschlussplatte 10 und der Druckplatte 4 befindet und die Druckplatte 4 zwischen dem Stator 3 und der Bremsscheibe 5. In 3 ist die Elektromagnetbremse 1 im unbestromten Zustand gezeigt, wodurch zwischen dem Stator 3 und der Druckscheibe 4 ein Luftspalt („Abstand") 9 besteht, der durch das Federmittel 6 aufrecht erhalten wird.
4 zeigt die Magnetbremse aus 3 in einem bestromten Zustand, wodurch die Druckplatte 4 unmittelbar am Stator 3 anliegt und damit die Bremsscheibe lüftet.
In 5 ist eine Ansicht des Stators 3 der zweiten Ausführungsform dargestellt, mit dem inneren hohlzylindrischen Bereich 3c, dem äußeren hohlzylindrischen Bereich 3b, dem inneren ringscheibenförmigen Bereich 3d und dem äußeren ringförmigen Bereich 3e, die vom Luftspalt 8 voneinander getrennt sind.

1: Elektromagnetbremse
2: Spule
3: Stator
3a: ringscheibenförmiger Bereich
3b: äußerer hohlzylindrischer Bereich
3c: innerer hohlzylindrischer Bereich
3d: innerer Ringbereich
3e: äußerer Ringbereich
4: Druckplatte
5: Bremsscheibe
6: Federmittel
7: Anlagebereich
7a: äußerer Anlagebereich
7b: innerer Anlagebereich
8: Statorquerschnittsfläche
9: Abstand
10: Abschlussplatte

Claims

Elektromagnetbremse (1), mit einer Spule (2), die in einem magnetisch leitendem Stator (3) angeordnet ist, einer magnetisch leitenden Druckplatte (4), die in geringem Abstand zum Stator (3) angeordnet ist und mit diesem durch Verschiebung entlang einer Achse in Anlage gebracht werden kann, einer Bremsscheibe (5) und einem die Druckplatte (4) bei inaktiver Spule (2) in Abstand zum Stator (3) haltendes Federmittel (6), magnetisch wirksame, der Druckplatte (4) gegenüberliegende, Anlagebereiche (7) des Stators (3) in ihrer Summe eine deutlich größere Fläche aufweisen als die Summe von zu den Anlagebereichen parallelen Statorquerschnittsflächen (8) in einem mittleren Bereich des Stators (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagebereiche (7) des Stators (3) aus einem äußeren Ringbereich (7a) und einem inneren Ringbereich 7b) bestehen, der Stator (3, 3d, 3e) mehrteilig ausgeführt ist und aus einem ringscheibenförmigen Bereich (3a), einem äußeren hohlzylindrischen Bereich (3b), einem inneren hohlzylindrischen Bereich (3c) eines einstückigen Statorteils und zwei weiteren ringscheibenförmigen Bereichen (3d, 3e) besteht, die mit dem einstückigen Statorteil mechanisch fest verbunden sind, wobei ein Luftspalt (8) radial zwischen den beiden weiteren ringscheibenförmigen Bereichen verbleibt, der größer ist als der doppelte Abstand (9) zwischen der Druckplatte (4) und dem Stator (3), wobei der äußere Ringbereich (7a) der Anlagefläche (7) aus der Summe der Querschnittsflächen des äußeren hohlzylindrischen Bereichs (3b) und des äußeren ringscheibenförmigen Bereichs (3e) gebildet werden und der innere Ringbereich der Anlagefläche (7) aus der Summe der Querschnittsflächen des inneren hohlzylindrischen Bereichs (3c) und des inneren ringscheibenförmigen Bereichs (3d) gebildet werden, und die Fläche des äußeren Ringbereichs (7a) zumindest annähernd der Fläche des inneren Ringbereichs (7b) entspricht.
Stellantrieb, gekennzeichnet durch eine Elektromagnetbremse (1) nach Anspruch 1.
Elektromagnetbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere hohlzylindrische Bereich (3b) des Stators (3) axial länger ausgebildet ist als der innere hohlzylindrische Bereich (3c), wobei er die Druckplatte (4) und die Bremsscheibe (5) umgreift.
Elektromagnetbremse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere hohlzylindrische Bereich (3b) des Stators (3) mit einer Abschlussplatte (10) mechanisch verbunden ist.