DE2257290B2 - ELECTROMAGNETIC BRAKE FOR ELECTRIC MOTORS - Google Patents
ELECTROMAGNETIC BRAKE FOR ELECTRIC MOTORSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Bremse für Elektromotoren mit einer wechselstromgespeisten Erregerwicklung und einem massiven Magnetkörper. Bekanntlich wird bei derartigen bremsen das Bremsmoment durch Druckfedern erreicht, während das Lüften der Bremse elektromagnetisch entgegen der Federwirkung geschieht.The invention relates to an electromagnetic brake for electric motors with an alternating current Excitation winding and a massive magnetic body. It is well known that this is the case with such brakes Braking torque achieved by compression springs, while the brake is released electromagnetically against the Spring action happens.
Üblicherweise wird bei derartigen Bremsen das Magnetsystem mit Gleichströmen egung ausgestattet, da dabei Magnetkörper und Ankerscheibe aus massiven Eisenteilen kostengünstig hergestellt werden können. Gleichzeitig ergibt sich ein robuster und einfacher Aufbau. Zui Erzeugung des Gleichstromes verwendet man bei Anschluß an Wechselstromnetze Gleichrichter. Nachteilig ist bei diesen gleichstromerregten Magnetsystemen, daß beim Einschalten derselben — also beim Lüftvorgang — in der Regel eine recht große Ansprechzeit von etwa 100 bis 300 m/sec. vergeht, da der Gleichstrom auf Grund der elektromagnetischen Zeitkonstante nur exponentiell auf den Endwert ansteigen kann. Da üblicherweise Motor und Bremse gleichzeitig eingeschaltet werden, versucht der Motor als Folge der genannten Ansprechzeiten zunächst gegen die geschlossene Bremse anzulaufen. Dadurch entsteht eine zusätzliche Wärmeentwicklung im Motor und außerdem wird der Bremsbelag einem erhöhten Verschleiß unterworfen.With such brakes, the magnet system is usually equipped with direct currents, because the magnet body and armature disk can be manufactured cost-effectively from solid iron parts. At the same time, there is a robust and simple structure. Used to generate direct current when connected to AC networks, a rectifier. The disadvantage of these DC magnet systems that when switching on the same - i.e. during the ventilation process - usually a very large one Response time of about 100 to 300 m / sec. passes as the direct current due to the electromagnetic Time constant can only increase exponentially to the final value. Usually motor and brake are switched on at the same time, the motor initially tries against as a result of the response times mentioned to apply the closed brake. This creates additional heat in the engine and in addition, the brake lining is subjected to increased wear.
Wenn das Abschalten der Bremse wechselstromseitig erfolgt und die Bremswicklung über eine Graetz-Brücke bzw. Einweggleichrichtung mit Freilaufdiode gespeist wird, entstehen Abfallzeiten, die in der Regel Werte von 200 bis 600 m/sec. erreichen. Diese Abfallzeiten sind wiederum elektromagnetisch bedingt und auf das eDDonentielle Abklingen des Brernsgleichstromes zurückzuführen. Während der Abfallzeit der Bremse ist der Motor bereits vom Netz getrennt und der Antrieb läuft zunächst frei aus. Dies könnte bei Hebezeugbetrieben zu einem Durchsacken der Last und damit zu einer Gefährdung führen.When the brake is switched off on the AC side and the brake winding via a Graetz bridge or half-wave rectification is fed with a freewheeling diode, fall times occur that are usually values of 200 to 600 m / sec. reach. These fall times are in turn caused by electromagnetic factors and are related to the eDDonential decay of the Brerns direct current. During the brake release time is the motor is already disconnected from the mains and the drive initially coasts to a stop. This could be in the case of hoist companies lead to a sagging of the load and thus to a hazard.
Wird das Abschalten der Bremse auf der Gleichstromseite vorgenommen, so können zwar relativ kurze Abfallzeiten erreicht werden, doch sind dann besondere Maßnahmen zum Überspannungsschutz der Bremswicklung erforderlich. Eine Gefährdung der Wicklung kann jedoch aufgrund der gespeicherten großen magnetischen Energie auch in diesen Fällen nicht immer mit Sicherheit vermieden werden.If the brake is switched off on the direct current side, relatively short Fall times can be achieved, but then special measures are required to protect the brake winding from overvoltage necessary. A risk to the winding can, however, due to the stored large magnetic energy cannot always be avoided with certainty even in these cases.
Ein weiterer Nachteil dieser Magnetsysteme besteht darin, daß durch das verzögerte Abfallen der Ankerscheibe ein ungleichmäßiger Abrieb des Bremsbelages erfolgt, da sich die Ankerscheibe aufgrund stets vorhandener, kleiner magnetischer Unsymmetrien einseitig löst. Auch wird das Bremsmoment nicht schlagartig erreicht, sondern baut sich erst innerhalb einer Zeit auf den Endwert auf.Another disadvantage of these magnet systems is that the delayed fall of the armature disk an uneven abrasion of the brake lining takes place because the armature disk is always due to existing, small magnetic asymmetries on one side solves. The braking torque is also not reached suddenly, but only builds up within a time to the final value.
Zur Vermeidung all dieser Nachteile hat man Magnetsysteme mit Einphasenwechselstrom- bzw. Drehstromerregung und lamellierten Magnetkörpern entwickelt. Bei diesen Systemen erreicht man sehr kurze Ansprech- und Abfallzeiten von etwa 10 bis 20 m/scc. Dieser Vorteil wird allerdings durch eine relativ aufwendige Konstruktion erkauft.To avoid all these disadvantages, magnet systems with single-phase alternating current or Three-phase excitation and laminated magnetic bodies developed. With these systems you get very short Response and fall times of around 10 to 20 m / scc. This advantage is however due to a relative expensive construction bought.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine elektromagnetische Bremse zu schaffen, bei der die Vorteile der wechselstrom- bzw. drehstromerregten Bremsen mit den konstruktiven Vorteilen gleichstromerregter Bremsen vereinigt sind. Sie geht dabei von einer Bremse mit einer wechselstromgespeisten Erregerwicklung und einem massiven Magnetkorper gemäß der DT-AS 11 30 521 aus. Eine solche Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß hohe Eisenverluste, eine starke Geräuschentwicklung sowie ein Vibrieren des Magnetankers in der Anzugsphase auftreten. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung der massive Eisenkörper mit einer mit einem durch den Motorstrom vorgegebenen Wechselstrom gespeisten Anzugswicklung sowie mit einer über einen Gleichrichter in sich kurzgeschlossenen Haltewicklung versehen. Die Anzugswicklung stellt als Schnelleriegungswicklung das schnelle Ansprechen des Magnetsystems sicher. Die Wicklung wird dazu von einem relativ hohen Wechselstrom gespeist, der nach erfolgtem Anzug selbsttätig mit dem Anlaufstrom des Motors zurückgeht. Da die magnetische Zugkraft proportional dem Quadrat der Induktion ist, hat der Richtungswechsel des Wechselstromes keinen Einfluß auf das Anzugsverhalten. Würde man allerdings nur diese eine Wicklung vorsehen, dann würde die Anzugskraft mit doppelter Netzfrequenz pulsieren und es würden sich wieder die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Ausführung ergeben. The invention has the task of creating an electromagnetic brake in which the advantages the AC or three-phase excited brakes with the structural advantages of DC excited Brakes are united. It is based on a brake with an alternating current-fed excitation winding and a massive magnetic body according to DT-AS 11 30 521. However, such a design has the Disadvantage that high iron losses, a lot of noise as well as vibration of the magnet armature in the tightening phase. To this disadvantage too Avoid, according to the invention, the massive iron body with one with one through the motor current specified alternating current fed pull-in winding as well as with a rectifier in itself short-circuited holding winding. The pull-in winding provides that as a fast winding winding fast response of the magnet system safely. The winding is powered by a relatively high alternating current which is automatically reduced with the starting current of the motor after it has been activated. Since the magnetic pull is proportional to the square of the induction, the change in direction of the alternating current has no influence on the tightening behavior. However, if only this one winding were provided, then the tightening force would pulsate with twice the mains frequency and the above would be again mentioned disadvantages of the known design result.
Zur Vermeidung der genannten Flußpulsation ist daher die zweite sogenannte Haltewicklung vorgesehen. Nach der Lenzschen Regel wird in der zweiten Wicklung transformatorisch ein Strom induziert, der im Idealfall (Ohmscher Widerstand gegen 0) die Wechseldurchflutung der Schnellerregungswicklung völlig kompensiert. Da im Haltestromkreis ein zusätzlicher Gleichrichter angeordnet ist, enthält der Wechselstrom eine Gleichstromkomponente, die als Haltedurchflutung wirksam ist. Da nach dem Anzug des Magnetankers der magnetische Kreis in sich geschlossen ist, genügt eineThe second so-called holding winding is therefore provided in order to avoid the aforementioned flux pulsation. According to Lenz's rule, a current is induced in the second winding by means of a transformer, which in the Ideally (ohmic resistance to 0) the alternating flow of the high-speed excitation winding is completely compensated. Since an additional rectifier is arranged in the holding circuit, it contains alternating current a direct current component that acts as a holding flow. Since after the magnet armature has tightened the magnetic circuit is closed in itself, one is sufficient
kleine Gleichstromrestdurchflutung, um den zum Halten der Ankerscheibe erforderlichen Fluß sicherzustellen. Oas Magnetsystem mit den beiden Wicklungen kann — vereinfacht betrachtet — als in sich geschlossener Stromwandler aufgefaßt werden, dessen Sekundärdurchflutung durch die Primärdurohflutung in der Schnellerregungswicklung eindeutig vorgeschrieben ist.small residual direct current flow in order to hold the to ensure the required flow of the armature disk. The magnet system with the two windings can - in simplified terms - be understood as a self-contained current transformer, its secondary flow is clearly prescribed by the primary continuous flooding in the high-speed excitation winding.
Zweckmäßig ist der Magnetkörper mit dem bremsseitigen Lagerschild des Motors als gemeinsames Teil ausgebildet Ferner können die Bremsdruckfedern sowie Führungsbolzen für die Ankerscheibe im Magnetkörper selbst sitzen, wodurch eine einfache und platzsparende Konstruktion möglich ist.The magnet body with the one on the brake side is useful End shield of the motor designed as a common part. Furthermore, the brake pressure springs as well as guide pins for the armature disk sit in the magnet body itself, making a simple and space-saving construction is possible.
Die erfinuungsgemäße Bremse ist im folgenden anhand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen dieThe brake according to the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawings in some exemplary embodiments. They show
F i g. 1 und 2 Schaltbilder der Magnetsysteme und dieF i g. 1 and 2 circuit diagrams of the magnet systems and the
F i g. 3 und 4 Längsschnitte durch zwei verschiedene Bremsen.F i g. 3 and 4 longitudinal sections through two different brakes.
In F i g. 1 ist die unmittelbar mit dem Motorstrom gespeiste Anzugswicklung des Bremsensystems mit Γ bezeichnet, 2' ist die Haltewicklung des Systems, welche über einen Gleichrichter 3' in sich kurzgeschlossen ist. Die Wirkungsweise dieses erfindungsgemäßen Magnetsystems ist bereits vorstehend beschrieben.In Fig. 1 is the pull-in winding of the brake system with Γ that is directly fed with the motor current denotes, 2 'is the holding winding of the system, which is short-circuited in itself via a rectifier 3'. The mode of operation of this magnet system according to the invention has already been described above.
Die Wicklung 2' wird zweckmäßig über den Masseanschluß des Gleichrichters 3' einpolig mit dem Magnetkörper als Masse galvanisch verbunden. Damit ist es möglich, den Gleichrichter ohne weitere Isolation unmittelbar in das Magnetsystem einzubauen. Es wird auf diese Weise eine gute Wärmeabfuhr des Gleichrichters erzielt, da die Konstruktion selbst gleichsam als Kühlkörper dient.The winding 2 'is expediently unipolar with the ground connection of the rectifier 3' Magnetic body galvanically connected as ground. This makes it possible to use the rectifier without further isolation to be installed directly in the magnet system. In this way there is good heat dissipation from the rectifier achieved because the construction itself serves as a heat sink.
Da die Anzugswicklung mit dem Motorstrom gespeist wird, muß ihre Windungszahl so bemessen sein, daß auch der Leerlaufstrom des Motors genügt, um die erforderliche Haliedurchflutung in der zweiten Wicklung zu erzeugen. Die Windungszahl der Haltewicklung ist dabei beliebig wählbar. Im Hinblick auf eine optimale wirtschaftliche Ausnutzung des Gleichrichters hinsichtlich der Strom- und Spannungsbelastung empfiehlt es sich jedoch, die Windungszahl der Haltewicklung den Gleichrichterdaten anzupassenSince the pull-in winding is fed with the motor current, the number of turns must be dimensioned in such a way that that the no-load current of the motor is sufficient to achieve the required Halide flow in the second winding to create. The number of turns of the holding winding can be selected as required. In terms of optimal It recommends economical utilization of the rectifier with regard to the current and voltage load however, to adapt the number of turns of the holding winding to the rectifier data
In Fig. 2 wird die Anzugswicklung 1' wiederum mit dem Motorstrom gespeist. Die Haltewicklung 2' wird hier über einen zusätzlichen Einweggleichrichter oder einen Brückengleichrichter 4' aus liem Wechselstromnetz mit einem zusätzlichen Gleichstrom gespeist. In diesem Fall richtet sich lediglich die Auslegung der Anzugswicklung Γ nach den Motorbetriebsdaten, insbesondere dem Anlaufstrom. Neben dem zusätzlichen Gleichrichter ist allerdings auch ein weiteres Schütz notwendig.In Fig. 2, the pull-in winding 1 'is again fed with the motor current. The holding winding 2 'is here via an additional half-wave rectifier or a bridge rectifier 4 'from the alternating current network fed with an additional direct current. In this case, only the interpretation of the Starting winding Γ according to the motor operating data, in particular the starting current. In addition to the additional However, an additional contactor is also required for the rectifier.
In Fig. 3 ist mit 1 der Lagerschild eines Elektromotors bezeichnet, welcher gleichzeitig als Magnetkörper dient. Er trägt die Bremswicklung 2, welche von einem Außenring 3 umgeben ist. 4 ist die Ankerscheibe, die mit ihrem Bremsbelag 7 durch die Druckfedern 5 gegen den Bremslüfter 6 gedrückt wird. Die Druckfedern 5 sind unmittelbar im Magnetkörper 1 angeordnet, desgleichen die Führungsbolzen 8 für die Ankerscheibe 4. Mit 9 sind Gummimanschetten bezeichnet, die verhindern.In Fig. 3, 1 is the end shield of an electric motor referred to, which also serves as a magnetic body. He carries the brake winding 2, which of a Outer ring 3 is surrounded. 4 is the armature disk with its brake lining 7 by the compression springs 5 against the Brake fan 6 is pressed. The compression springs 5 are arranged directly in the magnet body 1, the same the guide pins 8 for the armature disk 4. With 9 rubber sleeves are designated, which prevent.
daß Verunreinigungen in den Luftspalt zwischen Magnetkörper 1 und Ankerscheibe 4 eindringen können. Die Einstellung des Luftspalles kann mittels einer Kronenmutter 10 erfolgen, mit deren Hilfe die Lage des Bremslüfters 6 auf der Welle fixierbar ist. Die Feder 11 hat die Aufgabe, den Lüfter 6 gegen die Kronenmutter 10 zu drücken.that impurities penetrate into the air gap between magnet body 1 and armature disk 4 can. The adjustment of the air gap can be done by means of a castle nut 10, with the help of which the Position of the brake fan 6 can be fixed on the shaft. The spring 11 has the task of the fan 6 against the To press castle nut 10.
Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremsenausführung, bei der zwischen der Ankerscheibe 12 des Magnetsystems und einer feststehenden Bremsfläche 13 eine Bremsscheibe 14 vorgesehen ist, die beidseitig mit Bremsbelägen 15 versehen ist. Diese Bremsscheibe 14 läuft in an sich bekannter Weise mit dem Bremslüfter 16 um.Fig. 4 shows an embodiment of a brake design, between the armature disk 12 of the magnet system and a stationary braking surface 13 a brake disc 14 is provided, which is on both sides with Brake pads 15 is provided. This brake disk 14 runs in a manner known per se with the brake fan 16 around.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |