DE806976C

DE806976C - Electric motor with built-in brake

Info

Publication number: DE806976C
Application number: DEH78A
Authority: DE
Inventors: Kurt Henze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-10-11
Filing date: 1949-10-11
Publication date: 1951-06-21

Description

Elektromotor mit eingebauter Bremse Viele Arbeitsmaschinen, insbesondere Hebezeug-und Werkzeugmaschinen, erfordern bei Antrieb durch Elektromotoren eine Auslauf- bzw. Halte-oder Senkbremse. Zur Vereinfachung und Verbilligung des Antriebs hat man vielfach die Bremse mit dem Elektromotor zu einer Einheit vereinigt. Bekannt ist eine Bauform, bei der die Bremse im Elektromotor durch Federkraft eingeschaltet und durch einen Elektromagneten gelöst wird, welcher durch den Rotor des Elektromotors dargestellt wird. Dabei ist der Rotor kegelförmig ausgebildet und verschiebt sich infolge des Motormagnetfeldes mit seiner Welle axial, wobei die Bremse gelöst wird. Wird der Motor ausgeschaltet, so schaltet eine Feder die Bremse ein, wobei der Rotor sich mit seiner Welle wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt, da jetzt das Magnetfeld und damit die Schaltkraft nicht mehr vorhanden sind. Diese Motorbauart hat den Nachteil, daß die Schaltkraft zum Lösen der Bremse von der Stellung des Rotors relativ zum Stator abhängt. Außerdem ergibt die konische Ausbildung des Rotors, welche zur Erzeugung einer ausreichenden Schaltkraft notwendig ist, erheblichen Bauaufwand, ganz abgesehen davon, daB die llxialverschiebung der Welle in vielen Fällen unerwünscht ist und besondere Lager erfordert.Electric motor with built-in brake Many work machines, in particular Hoists and machine tools, when driven by electric motors, require a Run-out or holding or lowering brake. To simplify and make the drive cheaper the brake and the electric motor have often been combined into one unit. Known is a design in which the brake in the electric motor is switched on by spring force and is released by an electromagnet, which is driven by the rotor of the electric motor is pictured. The rotor is conical and moves due to the motor magnetic field with its shaft axially, whereby the brake is released. If the motor is switched off, a spring switches on the brake, whereby the rotor moves back with its shaft to the starting position, because now the Magnetic field and thus the switching force are no longer available. This type of engine has the disadvantage that the switching force to release the brake from the position of the The rotor depends on the stator. In addition, the conical design of the rotor results in which is necessary to generate sufficient shifting force, considerable Construction costs, quite apart from the fact that the axial displacement of the shaft in many Cases is undesirable and requires special bearings.

Es ist weiterhin eine Bauform bekannt, bei der die Erzeugung der Schaltkraft für die im Motor angeordnete Bremse durch das Drehmoment des Rotors erzeugt wird. Der Rotor sitzt dabei lose auf der Welle und verschiebt durch seine Drehung mittels Keilflächen eine Muffe auf der Motorwelle, welche die Bremse löst. Nachdem die Bremse gelöst ist, überträgt der Motor über vorgesehene _Dnschläge sein Drehmoment auf die Welle. Wird der Motor ausgeschaltet, so rückt eine Feder die Bremse wieder ein und dreht dabei den Rotor über die erwähnte Muffe und die Keilflächen in die Ausgangsstellung. Diese Bauform kann nur dann die Bremse voll lösen, wenn das Drehmoment des Rotors durch die Arbeitsmaschine zu einem hohen Prozentsatz beansprucht wird, weil nur dann die Feder, welche die Bremse einzuschalten sucht, eine wirksame Gegenkraft erfährt. Machte man die Feder, um diesen Umstand zu verbessern, schwächer, so verringert sich das Bremsmoment zu stark. Weiterhin tritt bei negativen Drehmomenten, also bei Antrieb des Elektromotors von der Arbeitsmaschine her, wie das z. B. bei Hebezeugen während des Senkvorganges der Fall ist, ein Schleifen der Bremse ein; denn in diesem Fall wird sich der Rotor des Motors infolge der über Schrägflächen auf ihn einwirkenden Federkraft in die Ausgangsstellung zurückdrehen, in welcher die Bremse eingeschaltet wird. Es tritt zwar dann sofort wieder ein Lösen der Bremse infolge des auftretenden Bremswiderstandes auf, was dann wieder ein Einschalten der Bremse infolge Wegfalls des l,'reinswiderstandes zur Folge hat. Aber dieses Spiel wiederholt sich während des ganzen Senkvorganges und hat eine unerwünschte Erhitzung der Bremse und des Motors zur Folge.A design is also known in which the shifting force is generated for the brake located in the motor is generated by the torque of the rotor. The rotor sits loosely on the shaft and moves by means of its rotation Wedge surfaces a sleeve on the motor shaft that releases the brake. After the brake solved is, the motor transmits over the intended _dnschlag Torque on the shaft. When the motor is switched off, a spring moves the Brake again and turn the rotor over the mentioned sleeve and the wedge surfaces in the starting position. This design can only fully release the brake if the torque of the rotor is claimed by the driven machine to a high percentage becomes effective, because only then is the spring which tries to activate the brake Experiencing counterforce. If the pen was made weaker to improve this circumstance, so the braking torque is reduced too much. Furthermore, with negative torques, So when driving the electric motor from the machine, such as the z. B. at Hoisting during the lowering process is the case, a dragging of the brake; because in this case the rotor of the motor will move as a result of the sloping surfaces turn the spring force acting on it back to the starting position in which the brake is switched on. The brake is then released again immediately as a result of the braking resistance occurring, which then switches on again the brake as a result of the elimination of the pure resistance. But this Game repeats itself during the entire lowering process and has an undesirable one The brake and the motor heat up as a result.

Die Erfindung beseitigt die aufgezeigten Nachteile, indem sie für das Lösen der Bremse zwei verschiedene Kräfte ausnutzt, nämlich die axial wirkende Kraft, welche das Magnetfeld auf einen zum Stator versetzt angeordneten Rotor ausübt, und das Drehmoment des Rotors, welches über Keilflächen oder ähnliche Einrichtungen in eine Axialkraft umgeformt wird. Beide Kräfte addieren sich und lösen beim Einschalten des Motors die Bremse gegen die auf sie wirkende Federkraft. Die dabei vor sich gehende Bewegung des Rotors ist nicht gradlinig in Axialrichtung wie bei der zuerst erwähnten bekannten Bauform und keine reine Dreliliewegung wie beim zweiten bekannten Beispiel, sondern eine aus beiden Bewegungen zusammengesetzte Schraubenlinie. Bei Abschalten des Dlotors werden beide Kräfte gleich null, und die Feder rückt die Bremse ein. Bei kleinen Drehmomenten, wo nach dem zweiten Beispiel ein Schleifen der Bremse auftritt, bleibt bei der neuen Anordnung durch die Ausnutzung zweier verschiedener Kräfte die Kraft zum Ausrücken der Bremse groß genug, um ein Schleifen der Bremse zu vermeiden. Bei negativen Drehmomenten, wenn also die Arbeitsmaschine den Elektromotor anzutreiben sucht, hält die Axialkraft, welche durch (las \lagnetfeld auf den Rotor ausgeübt wird, die 1-lremse in ausgeschaltetem Zustand, so daß auch dabei kein oller nur ein sehr geringes Schleifen der Bremse eintritt. Da das 1lagnetfeld nicht, wie beim ersten bekannten Beispiel, die Kraft zum Lösen der Bremse allein aufzubringen braucht, genügt bei (fieser neuen Anordnung die normale zylindrische Ausbildung des Rotors, so daß seine konische Ausführung wie beim ersten bekannten Beispiel nicht mehr notwendig ist, wenn eine Verringerung des Bauaufwandes erwünscht ist.The invention eliminates the disadvantages indicated by for releasing the brake uses two different forces, namely the axially acting one Force that the magnetic field exerts on a rotor that is offset from the stator, and the torque of the rotor, which via wedge surfaces or similar devices is converted into an axial force. Both forces add up and dissolve when switched on of the motor applies the brake against the spring force acting on it. The one in front of you going movement of the rotor is not straight in the axial direction as in the first mentioned known design and not a pure three-way movement as in the second known Example, but a helix composed of both movements. at When switching off the dlotor, both forces are equal to zero and the spring moves the Brake. With small torques, where after the second example a grinding the brake occurs, remains with the new arrangement through the use of two Different forces make the force to release the brake large enough to cause a drag to avoid the brake. With negative torques, i.e. when the driven machine tries to drive the electric motor, the axial force, which is caused by (las \ lagnetfeld is applied to the rotor, the 1-lremse in the switched-off state, so that too there is no oller, only a very slight dragging of the brake. Since the 1lagnetfeld not, as in the first known example, the force to release the brake alone needs to be applied, the normal cylindrical Formation of the rotor, so that its conical design as in the first known Example is no longer necessary if a reduction in construction costs is desired is.

In der Abbildung ist ein Beispiel der neuen Anordnung schematisch dargestellt. Darin bedeutet: i einen Rotor, drehbar auf der 'Motorwelle 3, 2 einen Stator, fest im Gehäuse 6, 3 eine Motorwelle, axial durch die Lager 5 gehalten, .I ein Lagerschild, mit Gehäuse verschraubt, 5 ein Lager der Motorwelle 3, nur für Drehbewegung, 6 ein Gehäuse für Stator 2, mit Gegenkonus zur Konusbremse 7, 7 eine Bremsscheibe für Konusbremse, axial verschiebbar auf der \lotor«-elle 3, in Drehrichtung durch Gleitfeder mit Motorwelle 3 gekuppelt, 8 die Hälfte einer Sclirägzaiinkupplung, mit Rotor i verbunden, auf der Motorwelle 3 drehbar, 9 die Gegenhälfte der Sclirägzaliiikupl>luiig, mit der Motorwelle 3 fest verbunden. i o eine Feder zum Anpressen der Kontisbrenise, i i einen Federteller, gleichzeitig Anschlag für die Nabe der Bremsscheibe und damit Begrenzung der Axialverschiebung des Rotors und der Bremsscheibe.An example of the new arrangement is shown schematically in the figure shown. Therein: i means a rotor, rotatable on the 'motor shaft 3, 2 one Stator, fixed in the housing 6, 3 a motor shaft, axially held by the bearings 5, .I a bearing shield, screwed to the housing, 5 a motor shaft bearing 3, only for Rotary movement, 6 a housing for stator 2, with a counter cone to the cone brake 7, 7 a Brake disc for cone brake, axially displaceable on the \ lotor «-elle 3, in the direction of rotation coupled by sliding spring with motor shaft 3, 8 half of a sliding gear coupling, connected to the rotor i, rotatable on the motor shaft 3, 9 the opposite half of the Sclirägzaliiikupl> luiig, firmly connected to the motor shaft 3. i o a spring for pressing the Kontisbrenise, i i a spring plate, at the same time a stop for the hub of the brake disc and thus Limitation of the axial displacement of the rotor and the brake disc.

Ist der Motor stromlos, so drückt die Feder io die Bremsscheibe 7 in den Bremskonus 6, so daß die 'Motorwelle 3 festgehalten wird. Dabei steht der Rotor i zum Stator -2 versetzt. Die Zähne der Schrägzahnkupplung 8, 9 liegen voll ineinander.If the motor is de-energized, the spring io presses the brake disc 7 in the brake cone 6, so that the 'motor shaft 3 is held. The Rotor i offset to stator -2. The teeth of the helical gear coupling 8, 9 are full into each other.

Wird der Motor eingeschaltet, wobei die Drehrichtung infolge der symmetrischen Ausbildung der Zähne der Kupplung 8, 9 gleichgültig ist, so sucht das 'Magnetfeld den Rotor i axial gegen die Kraft der Feder io zu verschieben, bis Rotor und Stator nicht mehr gegeneinander versetzt sind. Gleichzeitig sucht sich der Rotor i auf der Welle 3 infolge der Einwirkung des elektrischen Drehfeldes zu drehen. Dabei unterstützen die Keilflächen der Zahnkupplung 8, 9 die Axialverschiebung des Rotors i und der Bremsscheibe 7 in der gleichen Richtung. Beide Kräfte bewirken mit Sicherheit ein Zusammendrücken der Feder io und damit ein Lösen der Bremse. Der Motor kann sich jetzt frei drehen. Damit das Drehmoment des Rotors i auf die Welle 3 übertragen wird, ist die Axialverschiebung von Rotor i und Bremsscheibe 7 durch Anschlag gegen den Federteller i i so begrenzt, daß die Zahnkupplung nicht außer Eingriff kommt. Infolgedessen übertragen die Zähne der Kupplung 8, 9 das Drehmoment des Rotors i auf die Motorwelle 3. Wird der Motor ausgeschaltet, so wird sowohl die axial wirkende Magnetkraft als auch das Drehmoment des Rotors gleich null. Die Kraft der Feder io drückt die Bremsscheibe 7 und Rotor i wieder in die Ausgangsstellung zurück, wobei die Bremse 6, 7 wirksam wird und die Motorwelle 3 festhält. Die Schrägzahnflächen der Kupplung 8, 9 bewirken dabei eine Rückdrehung des Rotors i in seine Nullstellung. Bei eingeschaltetem Motor und geringem Drehmoment in positiver Richtung sowie bei negativem Drehmoment bewirkt die magnetische Axialkraft, daß die Bremse auch bei Fortfall des Rotordrehmomentes ausgeschaltet bleibt.When the motor is switched on, the direction of rotation is due to the symmetrical Formation of the teeth of the clutch 8, 9 is indifferent, so seeks the 'magnetic field move the rotor i axially against the force of the spring io until the rotor and stator are no longer offset from one another. At the same time, the rotor i seeks out the shaft 3 to rotate as a result of the action of the rotating electrical field. Included the wedge surfaces of the tooth coupling 8, 9 support the axial displacement of the rotor i and the brake disc 7 in the same direction. Both forces certainly work a compression of the spring io and thus a release of the brake. The engine can rotate freely now. So that the torque of the rotor i is transmitted to the shaft 3 is, the axial displacement of rotor i and brake disc 7 is against by stop the spring plate i i limited so that the tooth clutch does not disengage. As a result, the teeth of the clutch 8, 9 transmit the torque of the rotor i on the motor shaft 3. If the motor is switched off, both the axially acting Magnetic force as well as the torque of the rotor are zero. The power of the spring io pushes the brake disc 7 and rotor i back into the starting position, wherein the brake 6, 7 is effective and the motor shaft 3 holds. The helical tooth surfaces the clutch 8, 9 cause the rotor i to rotate back into its zero position. When the motor is switched on and the torque is low in the positive direction as well as with negative torque causes the magnetic axial force that the brake also with Discontinuation of the rotor torque remains switched off.

Uni die gekennzeichnete Wirkung zu erreichen, ist, wie die sclieniatisc!ie :\bbildung zeigt, die Bremse auf der einen Seite und die Zahnkupplung auf der anderen Seite des Rotors angeordnet.Uni to achieve the marked effect, is, as the sclieniatisc! ie: \ bbildung shows, the brake on the one hand and the Tooth coupling arranged on the other side of the rotor.

Um für Einstellvorgänge oder als Notantrieb bei Wegbleiben des Stromes den Motor von Hand drehen zu können, kann eine Einrichtung vorgesehen werden, welche erlaubt, die Bremsscheibe von Hand axial zu verschieben und damit die Bremse zu lösen. Dadurch entfällt die sonst notwendige lösbare Kupplung zwischen Motor und Arbeitsmaschine.To be used for setting processes or as an emergency drive when the power is off To be able to turn the motor by hand, a device can be provided which allows you to move the brake disc axially by hand and thus the brake to solve. This eliminates the need for a detachable coupling between the motor and the Working machine.

Bestimmte Arbeitsmaschinen verlangen, daß die Bremse nach Abschaltung des Motors sanft einsetzt bz-,v. das Lösen der Bremse beim Einschalten des Motors sanft erfolgt. Für solche Fälle kann ein Dämpfer für die Axialverschiebung der Bremsscheibe vorgesehen werden.Certain machines require that the brake be activated after it has been switched off of the motor starts gently or, v. releasing the brake when the motor is switched on done gently. In such cases, a damper for the axial displacement of the brake disc can be used are provided.

An Stelle der im Abbildungsbeispiel dargestellten Konusbremse kann, ohne die Wirkungsweise zu ändern, eine andere Bremse, z. B. eine Lamellenbremse Verwendung finden. Das gleiche gilt für die Bauform der im Abbildungsbeispiel dargestellten Zahnkupplung; deren Wirkung kann durch Rollen, Klemmkörper, Hebel oder beliebige andere Elemente ersetzt Nverden, die die Ableitung einer Axialkomponente aus der Drehkraft des Rotors ermöglichen.Instead of the cone brake shown in the illustration example, without changing the mode of operation, another brake, e.g. B. a multi-disc brake Find use. The same applies to the design of the one shown in the illustration example Tooth clutch; their effect can be through rollers, sprags, levers or any other elements replaces Nverden, which derives an axial component from the Enable torque of the rotor.

Claims

P A T E XTA NS P R I #i. 11 E i. Electric motor with built-in brake, which is engaged by spring force and automatically released when the motor starts up by turning the rotor over inclined planes (helical tooth coupling) with respect to the motor shaft, characterized in that the rotor (i), taking into account its axial displacement, is released by the helical tooth coupling (8) so offset to the stator (2) on the motor axis (3) is loosely arranged that the magnetic force of the stator with respect to the rotor supports its axial displacement for releasing the brake (7). z. Electric motor according to claim i, characterized in that the brake (7) is arranged on one side and the helical tooth coupling (8) or a correspondingly acting device is arranged on the other side of the rotor (i). 3. Electric motor according to claim i and 2, characterized in that a stop (ii) on the motor shaft limits the axial displacement of the rotor and the brake disc by the helical coupling (8) or correspondingly acting components. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the helical tooth coupling or the corresponding components are symmetrical. are designed so that the brake is released when the motor starts up in both directions of rotation. y. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized by a device by which the brake can be released by hand when the motor is de-energized. 6. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized by damping devices, by means of which the switching on and / or switching off of the brake takes place with a delay in order to avoid a sudden effect.