DE3513494C2

DE3513494C2 - Magnetic brake

Info

Publication number: DE3513494C2
Application number: DE19853513494
Authority: DE
Inventors: Walter 8012 Ottobrunn Hetzer
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1987-03-12
Also published as: FR2580355B1; FR2580355A1; DE3513494A1

Abstract

In einer Magnetbremse 1 ist in ein im Querschnitt U-förmiges Magnetkörpergehäuse 7, das einen Elektromagneten 8 umfaßt, direkt ein Permanentmagnet 9 eingesetzt. Eine im Betriebszustand umlaufende Bremsscheibe 5 ist als axial federnde Bremslamelle ausgebildet. Eine Ankerscheibe 6 ist federnd mit einem Gehäuse 3 verbunden. Wenn der Elektromagnet 8 ausgeschaltet ist, zieht der Permanentmagnet 9 die Bremslamelle 5 und die Ankerscheibe 6 an das Magnetkörpergehäuse 7, wodurch die Bremslamelle 5 und eine mit ihr verbundene Motorwelle 2 abgebremst wird.In a magnetic brake 1, a permanent magnet 9 is inserted directly into a magnet body housing 7 with a U-shaped cross section, which contains an electromagnet 8. A brake disk 5 rotating in the operating state is designed as an axially spring-loaded brake plate. An armature disk 6 is spring-loaded to a housing 3. When the electromagnet 8 is switched off, the permanent magnet 9 pulls the brake plate 5 and the armature disk 6 to the magnet body housing 7, whereby the brake plate 5 and a motor shaft 2 connected to it are braked.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetbremse entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a magnetic brake according to the preamble of claim 1.

Durch die DE-OS 28 38 944 ist eine derartige Magnetbremse bekannt, die auch als Reibungskupplung verwendet werden kann. Obwohl diese bereits gegenüber anderen bekannten Konstruktionen eine verhältnismäßig kompakte Bauweise aufweist, hat sie dennoch beim Gebrauch als Magnetbremse eine dicke Bremsscheibe mit einer breiten und hohen Nabe, also ziemlich große rotierende Massen, welche durch ihre Trägheitslast die Antriebsdynamik reduzieren und auch eine erhebliche Bremsleistung erfordern. Außerdem muß der in einem magnetischen Nebenkreis geschaltete Permanentmagnet verhältnismäßig groß sein, um bei Erregung den durch eine Weicheisenwand von ihm getrennten Elektromagneten kompensieren zu können. Um die Streuflüsse der beiden Magneten zu verringern sind noch in der Nabe, im Magnetkörpergehäuse und in der Bremsscheibe unmagnetische Einsätze erforderlich, die den Aufbau der Magnetbremse kompliziert und fertigungsmäßig noch aufwendiger machen.DE-OS 28 38 944 discloses such a magnetic brake, which can also be used as a friction clutch. Although this already has a relatively compact design compared to other known designs, when used as a magnetic brake it still has a thick brake disk with a wide and high hub, i.e. fairly large rotating masses, which reduce the drive dynamics due to their inertial load and also require considerable braking power. In addition, the permanent magnet connected in a magnetic secondary circuit must be relatively large in order to be able to compensate for the electromagnet separated from it by a soft iron wall when excited. In order to reduce the stray flux of the two magnets, non-magnetic inserts are required in the hub, in the magnet body housing and in the brake disk, which make the structure of the magnetic brake complicated and even more expensive to manufacture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Magnetbremse der eingangs genannten Art den Permanentmagneten und die rotierende Masse der Bremsscheibe so klein wie möglich zu halten und außerdem die zur Funktion der Magnetbremse erforderlichen Teile stark zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention is based on the object of keeping the permanent magnet and the rotating mass of the brake disk as small as possible in a magnetic brake of the type mentioned at the beginning and also of greatly reducing the parts required for the magnetic brake to function. This object is achieved by the features characterized in the claim. Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Durch die Erfindung ist mit dem im Magnetkörpergehäuse integrierten Permanentmagneten und der nahezu schwungmassenlosen Bremslamelle ein völlig neues Konzept einer Magnetbremse verwirklicht. Weil die nahezu trägheitslose Bremslamelle das einzige rotierende Teil ist, tritt keine Reduzierung der Antriebsdynamik auf und wird zu ihrer Abbremsung kaum Energie verbraucht. Bei ausgeschaltetem Elektromagneten geht der Kraftfluß des im Magnetkörpergehäuse eingesetzten Permanentmagneten in einem direkten Kreislauf durch die Ringe der Bremslamelle und durch die Ankerscheibe. Es ist also nur der eine Hauptkreis der Kraftlinien und kein Nebenstromkreis vorhanden. Der eingeschaltete Elektromagnet erzeugt ein gleich großes entgegengesetztes Kraftfeld wie der Permanentmagnet, so daß sich ihre Kraftwirkungen aufheben. Dabei wird die Ankerscheibe durch die mit dem Gehäuse verbundenen Federn an das Gehäuse gezogen und die Bremslamelle, die zugleich in ihrem inneren Teil als Axialfeder ausgebildet ist, wird von dem Magnetkörper abgehoben, so daß die Bremslamelle frei rotieren kann. Die Lage des Permanentmagneten innerhalb des elektromagnetischen Kreises ist dadurch möglich, daß als Werkstoff dafür ein seltene Erden-Magnet verwendet wird, der keine Einbuße an magnetischer Energie bei Arbeitspunktverschiebungen aufweist. Der einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Magnetbremse, bei der die Bremslamelle durchgehend aus ferromagnetischem Stahl sowie das Magnetkörpergehäuse und die Ankerscheibe durchgehend aus Weicheisen bestehen, ergibt somit eine äußerst kurze Baulänge mit wenigen Einzelteilen, wodurch auch die Fertigung stark vereinfacht wird.The invention has created a completely new concept for a magnetic brake with the permanent magnet integrated in the magnet body housing and the brake plate with almost no flywheel mass. Because the brake plate with almost no inertia is the only rotating part, there is no reduction in the drive dynamics and hardly any energy is used to slow it down. When the electromagnet is switched off, the force flow of the permanent magnet used in the magnet body housing goes in a direct circuit through the rings of the brake plate and through the armature disk. There is therefore only one main circuit of force lines and no secondary circuit. The switched on electromagnet generates an opposing force field of the same size as the permanent magnet, so that their forces cancel each other out. The armature disk is pulled to the housing by the springs connected to the housing and the brake plate, which is also designed as an axial spring in its inner part, is lifted off the magnet body so that the brake plate can rotate freely. The position of the permanent magnet within the electromagnetic circuit is made possible by using a rare earth magnet as the material, which does not suffer any loss of magnetic energy when the operating point shifts. The simple construction of the magnetic brake according to the invention, in which the brake plate is made entirely of ferromagnetic steel and the magnet body housing and the armature disk are made entirely of soft iron, results in an extremely short overall length with few individual parts, which also greatly simplifies production.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigenThe invention is explained below with reference to the embodiment shown in the drawing.

Fig. 1 einen Halbschnitt durch eine Magnetbremse und Fig. 1 a half section through a magnetic brake and

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der drei Hauptteile der Magnetbremse nach Fig. 1. Fig. 2 is an exploded perspective view of the three main parts of the magnetic brake according to Fig. 1.

Eine Magnetbremse 1, die zum Abbremsen einer Motorwelle 2 verwendet wird, besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 3, einem Magnetkörper 4, einer Bremslamelle 5 und einer Ankerscheibe 6. Der Magnetkörper besteht aus einem Magnetkörpergehäuse 7, das einen Elektromagneten 8 umfaßt, und einem Permanentmagneten 9. Letzterer ist hier in den inneren Ring des im Querschnitt U-förmigen Magnetkörpergehäuses 7 eingesetzt. Die Bremslamelle 5, die zweckmäßig als Stanzteil hergestellt ist, weist entsprechend Fig. 2 ein rechteckiges Lagerloch 5 a auf, mit dem sie auf nicht näher dargestellte Art fest mit der Motorwelle 2 verbunden ist. Durch ihren Aufbau mit mehreren konzentrischen Ringen kann die Bremslamelle 5 zugleich derart als Axialfeder wirken, daß sich ihr Lagerteil gegenüber den beiden äußeren Ringen 5 b und 5 c axial verschieben kann. An die Ankerscheibe 6 sind mit Schrauben 11 Federn 12 angesetzt, die wiederum mit gleichen Schrauben 11 an das Gehäuse 3 geschraubt sind.A magnetic brake 1 , which is used to brake a motor shaft 2 , essentially consists of a housing 3 , a magnetic body 4 , a brake plate 5 and an armature disk 6. The magnetic body consists of a magnetic body housing 7 , which includes an electromagnet 8 , and a permanent magnet 9. The latter is inserted here into the inner ring of the magnetic body housing 7 , which is U-shaped in cross section. The brake plate 5 , which is expediently manufactured as a stamped part, has a rectangular bearing hole 5a as shown in Fig. 2, with which it is firmly connected to the motor shaft 2 in a manner not shown in detail. Due to its structure with several concentric rings , the brake plate 5 can also act as an axial spring in such a way that its bearing part can move axially relative to the two outer rings 5b and 5c . Springs 12 are attached to the armature disk 6 with screws 11 , which in turn are screwed to the housing 3 with the same screws 11 .

Bei laufender Motorwelle 2 muß selbstverständlich die Bremslamelle 5 ebenfalls frei umlaufen können. Es muß deshalb zwischen dem Magnetkörper 4, der Bremslamelle 5 und der Ankerscheibe 6 jeweils ein Abstand A vorhanden sein (siehe Fig. 2). In diesem Betriebszustand, bei dem der Abstand A etwa 0,2 mm beträgt, ist der Elektromagnet 8 eingeschaltet, der ein gleich großes Gegenfeld zum Permanentmagneten 9 erzeugt, so daß durch die Luftspalte der Magnetbremse keine Kraftlinien fließen. Wird der Strom im Elektromagneten 8 abgeschaltet, so kann der strichpunktiert in die Fig. 2 eingezeichnete Kraftlinienfluß 13 des Permanentmagneten 9 wirken. Wenn der Permanentmagnet 9 seine Pole entsprechend der Eintragung N und S hat, so geht der Kraftlinienfluß 13 vom Nordpol N durch das Magnetkörpergehäuse 7, in den oberen Ring 5 c der Bremslamelle 5, durch die Ankerscheibe 6 und zurück durch den unteren Ring 5 b wieder in das Magnetkörpergehäuse 7 zum Südpol S. Dabei werden die Bremslamelle 5 und die Ankerscheibe 6 an das Magnetkörpergehäuse 7 gezogen, wodurch auf die Bremslamelle 6 und damit auf die Motorwelle 2 eine Bremswirkung ausgeübt wird.When the motor shaft 2 is running, the brake plate 5 must of course also be able to rotate freely. There must therefore be a distance A between the magnet body 4 , the brake plate 5 and the armature disk 6 (see Fig. 2). In this operating state, in which the distance A is approximately 0.2 mm, the electromagnet 8 is switched on and generates an opposing field of the same size to the permanent magnet 9 , so that no lines of force flow through the air gaps of the magnetic brake. If the current in the electromagnet 8 is switched off, the line of force flux 13 of the permanent magnet 9 , shown in dash-dotted lines in Fig. 2, can take effect. If the permanent magnet 9 has its poles as shown in N and S , the line of force flux 13 goes from the north pole N through the magnet body housing 7 , into the upper ring 5 c of the brake plate 5 , through the armature disk 6 and back through the lower ring 5 b back into the magnet body housing 7 to the south pole S. The brake plate 5 and the armature disk 6 are pulled towards the magnet body housing 7 , whereby a braking effect is exerted on the brake plate 6 and thus on the motor shaft 2 .

Claims

1. Magnetic brake with a fixed magnetic body partially enclosing a permanent magnet and an electromagnet, an armature disk which is connected to a housing part of the brake by springs, and with a rotatable brake disk located between the magnetic body and the armature disk, characterized in that the permanent magnet ( 9 ) designed as a narrow ring consists of a rare earth magnet and is inserted in one of the surrounding rings of a magnetic body housing ( 7 ) which surrounds the electromagnet ( 8 ) in a U-shape and is only open towards the brake disk ( 5 ), and that the brake disk is designed as a thin ring lamella ( 5 ) which has two rings ( 5b , 5c ) connected on the outside by narrow webs, these rings having approximately the same diameter and the same width as the rings of the magnetic body housing ( 7 ) which surround the electromagnet ( 8 ).

2. Magnetic brake according to claim 1, characterized in that the permanent magnet ( 9 ) is inserted within the inner ring of the magnet body housing ( 7 ).

3. Magnetic brake according to claim 1 and/or 2, characterized in that the brake plate ( 5 ) consisting of ferromagnetic steel is fixedly mounted in a shaft ( 2 ) and has, between its bearing part ( 5a ) and its inner ring ( 5b ) opposite the magnet body housing, further rings connected to webs which allow an elastic axial displacement of the bearing part relative to the ring ( 5b ) .

4. Magnetic brake according to claims 1 to 3, characterized in that the magnet body housing ( 7 ) and the armature disk ( 6 ) consist of soft iron.