DE1299760B

DE1299760B - Stillstandsbremse fuer asynchrone Elektromotoren

Info

Publication number: DE1299760B
Application number: DEI29384A
Authority: DE
Inventors: Arraiza Fermin Saguees
Original assignee: INDUSTRIAS ZALDI SA
Current assignee: INDUSTRIAS ZALDI SA
Priority date: 1965-02-03
Filing date: 1965-11-13
Publication date: 1969-07-24
Also published as: US3407319A; ES308901A1; GB1135592A

Description

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

Claims

Patentansprüche: 1. Stillstandsbremse für asynchrone Elektromotoren mit einer im Motorgehäuse gegen eine Verdrehung gesicherten Scheibe, einer auf der Motorwelle verschieblich angeordneten Gegenscheibe und mindestens einem Dauermagneten, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Randstimfläche der ringförmigen, tellerartig gewölbten Scheibe (12) und der dazu konzentrischen Ringfläche einer Abstufung im Lagerdeckel (15), auf dessen Innenseite der Dauermagnet (13) und darauf die Ringscheibe (12) befestigt ist, eine Auflagefläche für die flanschartig gestaltete Gegenscheibe (11) gebildet ist und daß der vom Dauermagneten (13) ausgehende magnetische Fluß im Stillstand des Motors über die Ringscheibe (12), die dem Rand der Ringscheibe zugeordnete Zone der Gegenscheibe (11) und den Lagerdeckel (15) geschlossen ist.
2. Stillstandsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenscheibe (11) auf einem auf der Welle (1) verschiebbar angeordneten hohlzylindrischen Körper (10) aus unmagnetischem Werkstoff befestigt ist und daß auf dem Körper (10) eine magnetisierbare Buchse (9) mit angesetztem Flansch angeordnet ist, der dem Rotor zugewandt ist.
3. Stillstandsbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (9) und/oder die Gegenscheibe (11) auf dem Körper (10) axial verstellbar ist.
4. Stillstandsbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Magnetfluß des Dauermagneten durchsetzten, sich gegenüberliegenden Flächen der Scheibe (12) und der Gegenscheibe (11) zur Erzielung einer stärkeren Bremswirkung durch Wirbelstrombildung mit Rillen versehen sind, die bei Verdrehung der Scheiben gegeneinander eine Magnetfeldänderung bedingen.