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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet elektrischer Motoren,
die Bremsen aufweisen.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Viele
Anwendungen, die elektrische Motoren erfordern, erfordern auch Bremsen,
so dass es eine Vielzahl von Erfindungen gibt, die diese beiden
Technologien verbinden. Insbesondere erfordern elektrisch motorisierte
Radnabenanwendungen häufig
einen Mechanismus zum Abbremsen des Rades oder zum Halten des Rades
im stationären
Zustand.
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Bei
einem Beispiel beschreibt das
US-Patent Nr.
5,438,228 von Couture et al. eine elektrisch motorisierte
Radanordnung, wobei der elektrische Motor eine Gestaltung mit Außenrotor
aufweist, und eine mechanische Bremsenanordnung umfasst eine Scheibe,
die angrenzend an den Statur angeordnet ist und einen Durchmesser
aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Rotors.
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Bei
einem anderen Beispiel beschreibt das
US-Patent
Nr. 5,465,802 von Yang einen elektrischen Motor, der in
einem Rad angeordnet ist und Mittel zum Trennen des Motors von der
Radachse aufweist. Insbesondere ist ein Rotor innerhalb eine Radrahmens
befestigt, und ein Statur ist innerhalb des Rotors angeordnet und
an einer Achse angebracht. Ein Bremsenelement fixiert den Statur
relativ zu der Achse, wenn er betätigt wird, so dass der Statur
und die Achse sich gemeinsam drehen. Wenn das Bremsenelement nicht
betätigt
ist, rotiert der Stator frei mit dem Rad um die Achse, wenn dem
Motor kein Strom zugeführt
wird. Die Bremse bremst die Motorleistung nicht, sondern koppelt
und entkoppelt stattdessen den Motor relativ zu der Radachse, wodurch
das Rad frei drehen kann, wenn dem Motor kein Strom zugeführt wird.
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Die
US-Patente Nr. 3,626,220 von
Niculescu,
Nr. 4,022,301 von
Hansen,
Nr. 4,103,763 von Glöckner et
al.,
Nr. 4,494,058 von
Berti,
Nr. 4,910,423 von
Werber,
Nr. 5,050,711 von
Sawato,
Nr. 5,121,018 von
Oldakowski und
Nr. 5,306,989 und
5,406,180 von Feller beschreiben
verschiedene elektrische Motoren, die jeweils eine Gestaltung mit
Innenrotor und einen Bremsmechanismus aufweisen, dessen Durchmesser
größer ist
als der des Motorrotors.
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Solche
Motor- und Bremsenkombinationen können relativ klobig sein. Sie
sind auch für
manche Anwendungen, wie Radantriebe, bei denen es wünschenswert
ist, eine axiale Länge
des elektrischen Motors und der Bremsenkomponenten zu minimieren,
suboptimal.
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Alternativ
kann elektrischer Strom auf den Motor in kontrollierter Weise aufgebracht
werden, um zwischen dem Rotor und dem Stator eine Kraft zu erzeugen,
die die Position des Rotors relativ zu dem Stator beibehält und dadurch
das Rad stationär
hält. Bewegt
sich das Rad, kann der Strom gesteuert werden, um zwischen dem Rotor
und dem Stator eine Kraft zu erzeugen, die die Geschwindigkeit des
Rotors relativ zu dem Stator reduziert, wodurch das Rad verlangsamt
wird.
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Es
kann jedoch nicht wünschenswert
sein, elektrische Energie zu verbrauchen, um das Rad geparkt und
stationär
zu halten. Außerdem
sind mechanische Bremsen üblicherweise
einfacher, preiswerter, zuverlässiger
und verbrauchen weniger elektrische Energie (wenn überhaupt)
als elektrische Motorsysteme, die eine Bremskraft durch wahlweises Aufbringen
von elektrischer Leistung auf den Motor erzeugen.
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AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG
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Dementsprechend
existiert ein Bedürfnis
für einen
Motor und eine Bremsenkombination, die hinsichtlich ihres Gesamtvolumens
und der axialen Länge
kompakt ist.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfüllt
dieses Bedürfnis,
indem eine elektrische Motoranordnung zur Verfügung gestellt wird, die eine
Gestaltung mit Innenrotor aufweist und einen hohlen Raum innerhalb
der Rotornabe, welcher wenigstens einen Teil einer Bremse zur Lieferung
einer Bremskraft zwischen dem Rotor und dem Stator des elektrischen
Motors aufnimmt. Die Bremse kann so gestaltet sein, dass sie eine
Bremskraft liefert, wenn kein Strom zu dem elektrischen Motor fließt. Die Bremse
kann auch so gestaltet sein, dass sie eine Bremskraft liefert, wenn
die Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors unter einen
festgelegten Schwellenwert fällt.
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Die
Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor
mit Permanentmagnet und Innenrotor, der die Merkmale des Anspruchs
1 aufweist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen. Die beigefügten Zeichnungen
illustrieren beispielhaft die Prinzipien der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Motoranordnung gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Schnitt durch die Motoranordnung gemäß 1 oberhalb
der Rotorwelle 114, wobei eine Bremsenanordnung in einer
Eingriffsposition ist.
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3 ist
ein Schnitt der Bremsenanordnung, die in den 1 und 2 gezeigt
ist, in einer entkoppelten Position.
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4 ist
eine axiale Ansicht eines Teils der Bremsenanordnung entlang der
Linie 4-4 in 2.
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5 ist
eine axiale Ansicht eines Teils einer anderen Ausführung der
Bremsenanordnung gemäß 1.
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6 ist
ein Schnitt durch die Bremsenanordnung gemäß 5 entlang
der Linie 6-6.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Motoranordnung gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
ein Schnitt durch die Motoranordnung gemäß 7 oberhalb
der Rotorwelle 114, wobei eine Bremsenanordnung in einer
Eingriffsposition ist.
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9 ist
eine detaillierte Darstellung der Bremsenanordnung, die in den 7 und 8 gezeigt,
in einer entkoppelten Position.
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10 ist
ein Schnitt durch eine Motoranordnung gemäß einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
ein Schnitt durch eine Motoranordnung gemäß einer vierten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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12 ist
eine schematische Darstellung von Verbindungen zwischen einem Motor,
Bremse, Stromzufuhr und Steuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bei
einer beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein bürstenloser Permanentmagnet
(BPM)-Motor verwendet, da BPM-Motoren
so gestaltet werden können,
dass sie einen hohlen Innenraum aufweisen. Ein BPM-Motor mit den
folgenden Eigenschaften ist besonders wünschenswert: a) ein großer Durchmesser;
b) eine hohe Drehzahl; c) ein radialer Spalt; d) eine Gestaltung
mit Innenrotor; und e) Magneten, die an einer äußeren Umfangsfläche des
Rotors angebracht sind. Jeder der an dem Rotor angebrachten Magneten
bildet einen Pol. Ein Motor mit hohen Drehzahl hat mehr Pole oder
Magneten als ein Motor mit einer niedrigen Drehzahl. Somit sind
bei dem gleichen Durchmesser die Pole oder Magneten bei dem Motor
mit der hohen Drehzahl enger als die Pole oder Magneten bei dem Motor
mit der niedrigen Drehzahl, wenn die Betrachtung radial von der
Rotationsachse des Rotors erfolgt. Mit anderen Worten deckt jeder
Pol oder Magnet bei dem Motor mit hoher Drehzahl einen kleineren
Radialwinkel ab als jeder Pol oder Magnet bei dem Motor mit der
niedrigen Drehzahl. Diese schmale Polbreite bei dem Motor mit der
hohen Drehzahl ermöglicht
einen dünnen
Rückführweg, d.h.
dass die Eisendicke, die unterhalb des Magneten an der der Wicklung
gegenüberliegenden
Seite des Magneten erforderlich ist, relativ klein sein kann. Ein
Motor mit einer hohen Polzahl hat eine stärkere "kastenähnliche" geometrische Struktur, wenn er mit
einem Motor mit einer niedrigen Polzahl verglichen wird, wobei das
Innere des Motors hohl ist.
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Motorgestaltungen
mit einer hohen Polzahl sind außerdem
besonders gut geeignet für
Anwendungen mit hohem Drehmoment, da eine Kraftmenge pro Pol, die
erforderlich ist, um eine bestimmt Größe eines Drehmoments zu erzeugen,
abnimmt, wenn die Polzahl zunimmt. Motoren mit hohem Drehmoment
können
insbesondere bei Anwendung vorteilhaft sein, wie Radnabenmotoren
für elektrische
Fahrzeuge, beispielsweise elektrisch motorisierte Rollstühle, Gabelstapler
oder dergleichen.
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1 zeigt
eine solche perspektivische Ansicht einer BPM-Motoranordnung 100 gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung einschließlich
einer Bremsenanordnung und aufgenommen in einem Gehäuse 116.
Komponenten der Motoranordnung 100 umfassen einen Statorkern 102 und
Permanentmagneten 120, die an einer Rotornabe 118 befestigt
sind. Die Rotornabe 118 ist an einer Rotorwelle 114 befestigt.
Die Rotorwelle 114 wird durch Motorlager 117 gehalten.
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Die
Bremsenanordnung besteht aus einer Bremskernanordnung 106,
einer Bremsbetätigungsplatte 108,
einer Bremsscheibe 110, und einem Bremsenaufnahmebereich 112,
der an der Bremskernanordnung 106 angebracht ist. Die Scheibe 110 weist
Keile 302 auf, wie es in 5 gezeigt
ist, die mit entsprechenden Keilen 303 an der Rotorwelle 114 verriegeln.
Die Keile 302 und 303 gewährleisten, dass sich die Rotorwelle 114 und
die Scheibe 110 gemeinsam und nicht relativ zueinander
drehen. Der Fachmann wird erkennen, dass die Scheibe 110 relativ
zu der Rotorwelle in unterschiedlicher Weise dreh fixiert werden
kann. Beispielsweise kann anstelle der Anordnung von Keilen die
Rotorwelle 114 so gestaltet sein, dass sie eine sechseckige
Form aufweist, und die Scheibe 110 kann so gestaltet sein,
dass sie eine entsprechende sechseckige Öffnung aufweist.
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2 zeigt
einen Querschnitt in der Motoranordnung gemäß 1 oberhalb
einer Drehachse 115 der Rotorwelle 114, wobei
die Bremsenanordnung in einer Eingriffsposition ist. Zusätzlich zu
den in 1 gezeigten Elementen zeigt 2 auch
einen Bremskolben 109, der die Bremsbetätigungsplatte 108 von
der Bremsscheibe 110 wegzieht, und Bremsfedern 111,
die die Bremsbetätigungsplatte 108 zu der
Bremsscheibe 110 vorspannen.
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Die
Bremse ist in einer "betriebssicheren" (failsafe) Gestaltung
angeordnet, wobei bei Betätigung
der Bremse der Kolben 109 die Kraft, die durch die Federn 111 aufgebracht
wird, überwindet
und die Bremsbetätigungsplatte 108 von
der Bremsscheibe 110 wegzieht, wodurch die Bremse freigegeben
wird. Wenn die Bremse nicht betätigt
ist, pressen die Federn 111 die Bremsbetätigungsplatte 108 zu
der Bremsscheibe 110, wodurch die Bremsscheibe 110 zwischen
der Platte 108 und dem Aufnahmebereich 112 eingequetscht
wird, um die Bremse zu betätigen und
eine Bremskraft zu erzeugen. 2 zeigt
die Bremse in einer Eingriffsposition, und 3 zeigt
die Bremse in einer gelösten
oder entkoppelten Position.
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Die
Keile 302 und 303 der Bremsscheibe 110 und
der Rotorwelle 114 können
so gestaltet sein, dass sie der Scheibe 110 eine axiale
Bewegung entlang der Rotorwelle 114 erlauben, um zu gewährleisten,
dass die durch die Bremsbetätigungsplatte 108 und
den Aufnahmebereich auf die Bremsscheibe 110 ausgeübten Kräfte gleich
oder ausgeglichen sind, und um zu gewährleisten, dass die Bremsflächen innerhalb
der Bremse in vollständigen
Kontakt kommen, wenn die Bremse betätigt wird.
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Der
Bremskolben 109 und die Bremsbetätigungsplatte 108,
die in den 2 und 3 gezeigt sind,
werden vorzugsweise durch einen Elektromagneten (in den 1 bis 3 nicht
dargestellt) innerhalb der Bremskernanordnung 106 angetrieben.
Eine Steuerung (wie beispielsweise in 12 gezeigt), Beispielsweise
eine Mikrosteuerung oder ein Mikroprozessor, ist außerdem bei
dieser und anderen Ausführungsformen
vorzugsweise vorgesehen, um die Bremsen- und Motorfunktionen zu koordinieren,
beispielsweise durch geeignetes Aktivieren und Deaktivieren des
Elektromagneten in Verbindung mit der Betätigung des Motors.
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Beispielsweise
wird häufig
ein regeneratives Bremsen eingesetzt, um eine rotierende Antriebswelle
eines Elektromotors abzubremsen bis die Rotationsgeschwindigkeit
niedrig genug wird, dass das regenerative Bremsen nicht länger wirksam
ist. Dann wird eine Reibungsbremse eingesetzt, um die Geschwindigkeit
weiter zu reduzieren. Regeneratives Bremsen bezieht sich auf die
Situation, bei welcher keine Spannung auf den Elektromotor aufgebracht wird,
und der Motor als ein elektrischer Generator verwendet wird, so
dass die Rotation der Motorwelle dazu führt, dass der Motor einen elektrischen
Strom erzeugt. Dieser Strom kann beispielsweise dazu verwendet werden,
Batterien wieder aufzuladen. Alternativ kann ein umgekehrter Strom
auf den Motor aufgebracht werden, um anfangs eine Rotationsgeschwindigkeit
des Motors zu verringern.
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Dementsprechend
kann bei der mit Bezug auf 2 beschriebenen
betriebssicheren Gestaltung die Steuerung beispielsweise verhindern,
dass der Motor gegen die Bremse arbeitet, indem der Elektromagnet
betätigt
wird, um die Bremse zu lösen, indem
die Bremsbetätigungsplatte 108 entgegen
den Federn 111 von der Bremsscheibe 110 weggezogen wird
bevor eine Spannung und ein Strom auf den Motor aufgebracht werden.
Außerdem
kann die Steuerung einen regenerativen Bremsprozess oder einen Bremsprozess
mit umgekehrtem Strom in Verbindung mit der in den 1 bis 3 gezeigten
Reibungsbremse steuern, um den Elektromagneten zu deaktivieren,
wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Motorwelle ausreichend niedrig
ist, und es dadurch den Federn 111 ermöglichen, die Reibungsbremse einzusetzen
und eine Bremskraft auf der Motorwelle zu erzeugen.
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Der
Fachmann wird auch erkennen, dass auch Sensoren vorgesehen werden
können,
um geeignete Informationen an die Steuerung zu liefern, beispielsweise
ein Sensor zur Anzeige einer Menge und Richtung von elektrischem
Strom, der auf den Motor aufgebracht wird, und ein Sensor zur Anzeige einer
Rotationsposition und/oder Geschwindigkeit der Motorwelle und des
Rotors. Details der Anwendung der Steuerung und zugeordnete Sensoren
und Steuerungsverbindungen sind für den Fachmann ersichtlich
und werden in dem vorliegenden Dokument nicht mehr diskutiert.
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4 zeigt
eine axiale Ansicht entlang der Linie 4-4 in 2 eines
Teils der Bremsanordnung. Insbesondere zeigt 4 verschiedene
Bremsfedern 111, die symmetrisch um den Bremskolben 109 gruppiert
sind. Diese symmetrische Gruppierung sorgt dafür, dass die durch die Bremsfedern 111 ausgeübte Kraft
gleichmäßig entlang
einer Kontaktfläche zwischen
der Bremsbetätigungsplatte 108 und
der Bremsscheibe 110 verteilt wird, wodurch die Arbeit der
Bremse verstärkt
wird. Der Fachmann wird auch erkennen, dass die Bremsfedern bei
dieser und anderen Ausführungsformen
hinsichtlich ihrer Größe, Festigkeit,
Zahl, Gestaltung und relativen Anordnung innerhalb der Bremse in
geeignete Weise variiert werden können, um eine optimale Bremsfunktion
in Abhängigkeit
von besonderen Umständen,
unter welchen die Erfindung angewandt und eingesetzt wird, zu liefern.
Beispielsweise können
zur Erzeugung einer gegebenen Bremskraft mehrere Bremsscheiben 110 eingesetzt
werden, und eine Zahl von Federn mit einer gegebenen Festigkeit
kann gegen die Zahl der Bremsscheibe eingetauscht werden. Mit anderen Worten
sind zur Erzeugung einer gegebenen Bremskraft weniger Federn notwendig,
wenn mehr Bremsscheiben vorgesehen werden und umgekehrt.
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Die 5 und 6 zeigen
andere Anwendungen der Bremsanordnung, die in den 1 bis 4 gezeigt
ist. Insbesondere ist 5 eine axiale Ansicht eines
Teils der anderen Anwendung, und 6 ist ein
Querschnitt der Bremsanordnung gemäß 5 entlang
der Linie 6-6. Die 5 und 6 zeigen,
dass die Bremsbetätigungsplatte 108' und der Bremsenaufnahmebereich 112 sich
ringförmig
um die Rotorwellenachse 115 erstrecken. Bremsbeläge 208 erstrecken
sich ebenfalls ringförmig
um die Rotorwellenachse 115 und sind an der Bremsbetätigungsplatte 108' bzw. dem Bremsenaufnahmebereich 112 befestigt,
um eine Reibungsoberfläche
für den
Kontakt mit der Bremsscheibe 110 zu liefern. Ein Bremskern 202 erstreckt
sich ebenfalls ringförmig
um die Rotorwellenachse 115. Haltebolzen 206,
die symmetrisch um die Rotorwellenachse 115 angeordnet
sind, befestigen den Aufnahmebereich 112 an einer Position
relativ zu dem Bremskern 202. Obwohl in 6 lediglich
eine Bremsenfeder 111 dargestellt ist, kann auch eine Vielzahl
von Bremsfedern 111 in dem Bremskern 202 symmetrisch
um die Rotorwellenachse 115 vorgesehen sein.
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Eine
torusförmige
Wicklung 204 dient als ein Elektromagnet. Die Erregung
der torusförmigen Wicklung 204 erzeugt
eine magnetische Kraft, welche die Betätigungsplatte 108' von der Scheibe 110 entgegen
dem Druck, der durch Bremsfedern 111 ausgeübt wird,
wegzieht, wodurch die Bremse gelöst wird
und die Scheibe 110 und die Rotorwelle 114 frei relativ
zu dem Statorkern 102 und dem Motorgehäuse 116 drehen können. Wenn
die torusförmige
Wicklung 204 abgeschaltet wird, pressen die Bremsfedern 111 die
Betätigungsplatte 108' von dem Bremskern 202 weg
und zu der Scheibe 110. Da die Scheibe 110 zwischen
den Belägen 208,
die an der Betätigungsplatte 108 und
dem Aufnahmebereich 112 befestigt sind, gefangen ist, drängt die
durch die Federn 111 ausgeübte Kraft die Beläge 208 gegen
die Scheibe 110 und erzeugt an der Scheibe 110 eine
Bremskraft.
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7 zeigt
ein BPM-Motoranordnung 700 gemäß einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung. Die Motoranordnung 700 ist im Wesentlichen ähnlich der
Motoranordnung 100 gemäß 1,
unterscheidet sich aber von dieser dahin gehend, dass sie anstelle
einer Scheibenbremse eine Trommelbremse aufweist. Die 8 und 9 sind Schnitte
durch die Motoranordnung gemäß 7 oberhalb
der Rotorwelle 114. 8 zeigt
die Bremse in einer Eingriffsposition, und 9 zeigt
die Bremse in einer gelösten
Position.
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Die
Bremskraft wird erzeugt, wenn die Bremskernanordnung 106 die
Betätigungsplatte 108 in
einer radialen Richtung weg von der Drehachse der Rotorwelle 114 presst,
so dass die Betätigungsplatte 108 Druck
auf eine Innenfläche 702 der
Rotornabe 118 ausübt.
Dadurch wirkt die Rotornabe 118 als eine Trommel für die Bremse,
und die Innenfläche 702 der
Rotornabe 118 dient als eine Bremsfläche zur Erzeugung von Reibung
und daher Bremskraft. Bremsbeläge
oder -schuhe (nicht dargestellt) können zwischen der Betätigungsplatte 108 und
der Innenfläche 702 an
der Betätigungsplatte 108 befestigt
werden. Mehrere Bremskernanordnungen 106 können symmetrisch
um die Rotorwellenachse 115 vorgesehen sein, um zu gewährleisten,
dass die Bremskraft gleichmäßig über die
Bremsfläche
verteilt wird, und um zu gewährleisten,
dass die Kräfte
auf die Rotornabe ausgeglichen werden.
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Wie
bei der ersten bevorzugten Ausführungsform,
die oben beschrieben wurde, ist die Bremse innerhalb der Motoranordnung 700 in
einer "betriebssicheren" Gestaltung angeordnet.
Federn 111 sind innerhalb der Bremskernanordnung 106' vorgesehen,
um die Bremse zu betätigen,
indem die Betätigungsplatte 108 zu
der Innenfläche 702 des Rotorträgers 118 vorgespannt
wird. Ein Elektromagnet (nicht dargestellt) kann in der Bremskernanordnung 106' vorgesehen
sein, um die Bremse zu lösen. Wenn
der Elektromagnet aktiviert wird, zieht er den Kolben 109 und
die Betätigungsplatte 108 entgegen den
Federn 111 von der Innenfläche 702 weg, wodurch
die Bremse gelöst
wird.
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10 ist
ein Schnitt durch eine Motoranordnung gemäß einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der Bremskolben 109 und
die Bremsbetätigungsplatte 108 sich in
einer Richtung parallel zu der Rotorachse 115 bewegen und
den Bremsbelag 208 gegen eine Innenfläche 1002 des Rotors 118 pressen,
um eine Bremskraft zu erzeugen. Der Bremsbelag 208 wird
vorzugsweise an der Bremsbetätigungsplatte 108 befestigt. Die
Innenfläche 1002 ist
im Wesentlichen senkrecht zu der Rotorachse 115. 10 zeigt
außerdem
eine Bremsfeder 111, welche die Bremsbetätigungsplatte 108 zu
der Innenfläche 1002 des
Rotors 118 vorspannt, so dass die Bremse "betriebssicher" ist und im Wesentlichen
in der gleichen Weise funktioniert, wie die oben beschriebenen und
in 2 bis 6 und 8 bis 9 gezeigten
Bremsen.
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Obwohl
in 10 lediglich eine Feder 111 gezeigt ist,
kann eine Vielzahl von Federn vorgesehen werden, um zu gewährleisten,
dass die Bremskräfte
gleichmäßig über die
Bremsflächen
aufgebracht werden, und um zu gewährleisten, dass die Kräfte auf
die Rotornabe ausgeglichen sind. Alternativ kann eine einzelne Feder
mit einem größeren Durchmesser
als der Kolben 109 vorgesehen werden, die mit dem Kolben 109 eine
Längsachse
teilt. Außerdem
kann sich der Bremsbelag 208 ringförmig um die Motorwellenachse 115 erstrecken,
oder es können
mehrere Bremsbeläge 208 vorgesehen
sein, die symmetrisch um die Rotorwellenachse 115 angeordnet
sind.
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11 ist
ein Schnitt durch eine Motoranordnung gemäß einer vierten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die in 11 gezeigte
Bremse ist ähnlich
den in den 2, 5 und 6 gezeigten
Bremsen und arbeitet auf ähnliche
Weise, sie unterscheidet sich aber dahin gehend, dass ein Vielzahl
von Bremsscheiben 110 und ein Bremsklotztragelement 1102 vorgesehen
sind. Die Bremsscheiben 110 sind sandwichartig zwischen
der Bremsbetätigungsplatte 108,
dem Bremsklotztragelement 1102 und dem Bremsenaufnahmebereich 112 aufgenommen.
Somit werden, wenn die Bremse wie in 11 gezeigt,
betätigt
wird, die Bremsscheiben 110 zwischen Bremsbelägen 208,
die an der Bremsbetätigungsplatte 108 angebracht
sind, dem Bremsklotztragelement 1102 und dem Bremsenaufnahmebereich 112 eingequetscht.
Die Bremse ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Scheiben 110 und
das Bremsklotztragelement 1102 in Richtungen parallel zu
der Rotationsachse des Rotors 114 frei gleiten können. Dies
gewährleistet,
dass die durch die Bremsbetätigungsplatte 108,
den Aufnahmebereich 112 und das Bremsklotztragelement 1102 auf
die Bremsscheiben 110 ausgeübten Kräfte gleich oder ausgeglichen
sind.
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12 ist
eine schematische Darstellung von Verbindungen zwischen einem Motor,
Bremse, Stromzufuhr und Steuerung entsprechend einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 12 eine
Reibungsbremse 1210, eine Steuerung 1212, einen
Motor 1216 und eine Stromquelle 1214. Die Steuerung kann
ein Mikroprozessor, Mikrocontroller oder eine andere geeignete Steuervorrichtung
sein, und sie kann digital oder analog sein. Die Stromquelle 1214 liefert
elektrischen Strom an die Reibungsbremse 1210, die Steuerung 1212 und
den Motor 1216 über Verbindungen 1218 bis 1222.
Die Steuerung liefert Steuersignale über Verbindungen 1224 bis 1228 an die
Reibungsbremse 1210, die Stromquelle 1214 und den
Motor 1216. Die in 12 gezeigte
Gestaltung kann mit Bezug auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
eingesetzt werden.
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Obwohl
die Erfindung im Detail mit Bezug lediglich auf gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird der Fachmann er kennen, dass verschiedene
Modifikationen vorgenommen werden können, ohne die Erfindung zu
verlassen. Beispielsweise kann die Bremse in einer nicht"betriebssicheren" Gestaltung angeordnet
werden, wobei die Bremse a) standardmäßig gelöst ist und bei Betätigung eingreift,
oder b) zwischen einem Eingriffszustand oder einem gelösten Zustand
umschaltet, wenn sie aktiviert wird. Beispielsweise können die
Federn 111 so gestaltet sein, dass sie die Bremse außer Eingriff
vorspannen statt sie in Eingriff vorzuspannen. Außerdem können Bremsbeläge an der
Bremsscheibe oder der Trommel der Bremse befestigt werden anstatt
an der Betätigungsplatte,
oder sie können
alternativ an allen Bremsoberflächen
in der Bremse angebracht werden. Der Fachmann wird auch erkennen,
dass Bremsen unterschiedlichen Designs zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung angepasst werden können
und in unterschiedlicher Weise betätigt werden können. Beispielsweise
kann eine Bremse im Rahmen der vorliegenden Erfindung über mechanische,
elektromechanische, hydraulische oder andere Mechanismen betätigt werden. Dementsprechend
wird die Erfindung lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert,
die auch alle Äquivalente
umfassen sollen.