用于电动机的制动装置.pdf

本发明涉及用于电动机、尤其是直流串励电动机的制动装置，该电动机具有一个定子(14，16，18)及一个转子(10)，该制动装置具有：一个制动部件(20)，该制动部件根据定子(14，16，18)中的磁通可在运行位置与制动位置之间运动，其中在制动部件(20)与定子(14，16，18)之间存在一个空气隙(32)；以及一个用于抑制机械振动的短路环(38)。本发明提出，短路环(38)相对在定子(14，16，18)与制动部件(20)之间的空气隙(32)是倾斜的。

1.  用于电动机、尤其是直流串励电动机的制动装置，该电动机具有一个定子(14，16，18)及一个转子(10)，该制动装置具有：一个制动部件(20)，该制动部件根据定子(14，16，18)中的磁通可在运行位置与制动位置之间运动，其中在制动部件(20)与定子(14，16，18)之间存在一个空气隙(32)；以及一个用于抑制机械振动的短路环(38)，其特征在于：短路环(38)相对在定子(14，16，18)与制动部件(20)之间的空气隙(32)是倾斜的。

2.  根据权利要求1的制动装置，其特征在于：短路环(38)在制动部件(20)的所述运行位置中相对空气隙(32)基本上成直角地设置。

3.  根据上述权利要求之一的制动装置，其特征在于：通过制动部件(20)的磁通由穿过短路环(38)的主磁通(Ф_H)及绕过短路环(38)的副磁通(Ф_N)组成。

4.  根据权利要求2或3的制动装置，其特征在于：在制动部件(20)与定子(14，16，18)之间的空气隙(32)在主磁通(Ф_H)区域中比在副磁通(Ф_N)区域中小。

5.  根据权利要求4的制动装置，其特征在于：制动部件(20)具有一个相对于空气隙(32)的界面(42)，该界面在副磁通(Ф_N)区域中相对于在主磁通(Ф_H)区域中回错，以增大空气隙(32)。

6.  根据上述权利要求之一的制动装置，其特征在于：定子(14，16，18)具有磁轭(14，18)及定子绕组(18)，其中在磁轭(14，16)中，在定子绕组(18)与相对于制动部件(20)的空气隙(32)之间存在一个窄部位(40)，该窄部位在磁轭(14)中形成磁阻，使得主磁通(Ф_H)绕过该窄部位(40)，而副磁通(Ф_N)经过该窄部位(40)直至饱和。

7.  根据权利要求6的制动装置，其特征在于：短路环(38)设置在磁轭(14)的窄部位(40)的区域中。

8.  根据上述权利要求之一的制动装置，其特征在于：制动部件(20)构造成具有一个制动臂(24)及一个分离臂(26)的可摆动的杠杆。

9.  根据上述权利要求之一的制动装置，其特征在于：短路环(38)至少部分地与制动部件(20)敛缝连接或焊接。

10.  根据权利要求9的制动装置，其特征在于：短路环(38)在背离空气隙(32)的侧上与制动部件(20)焊接。

11.  具有根据上述权利要求之一的制动装置的电动机。

12.  具有根据权利要求11的电动机的工具机。

用于电动机的制动装置
现有技术
本发明涉及一种根据权利要求1的前叙部分的、用于电动机的制动装置。
由DE 198 60 396 A1公开了一种用于电动机的制动装置，该制动装置在断电状态下将电动机的转子制动。为此，这种公知的制动装置具有一个带有一个制动臂及一个分离臂的双侧杠杆形式的制动部件，其中该制动臂通过一个弹簧向转子的方向上被预加载，并在断电状态下将该转子制动。与此相反，在电动机的通电状态下，电动机的定子绕组被通入电流，由此，制动装置的分离臂被吸引，以使得制动臂逆着弹簧载荷从转子上被抬起且由此释放转子。在此情况下，在定子的磁轭与制动部件的分离臂之间存在一个空气隙，其宽度与制动部件的位置相关。此外，在分离臂的碰撞面中压入一个短路环，该短路环在分离臂的碰撞面中与空气隙平行地延伸。
本发明的优点
本发明通过下述方式改善了前述公知的制动装置的机械稳定性，即将短路环相对空气隙倾斜地装配，这是与各种优点相联系的。
一方面，相对空气隙倾斜地设置短路环，可实现短路环与制动部件的分离臂之间更紧密的机械的连接，这提高了机械稳定性。
另一方面，在根据本发明倾斜地设置短路环时，通常仅仅短路环的一部分处于被机械地加载的空气隙中，而其余部分的短路环很少地受机械负荷。
根据本发明设置短路环的另一个优点是，几乎全部磁通可通过分离臂或制动部件也通过短路环被引导，从而短路环可有效地抑制振动(交流电过零)。
优选在制动部件的运行位置中相对空气隙基本成直角地设置短路环，其中短路环优选围作用着制动部件的整个分离臂。短路环的这种设置与前面所提及的优点相联系，即这里称为主磁通的全部的分磁通都流过分离臂，也流过短路环。
在此称为副磁通的另一个分磁通则不受短路环干扰而流过所谓的“瓶颈”或有助于在短路匝后吸引制动部件。为了简化对短路环的功能的说明，将磁通划分为分磁通即主磁通和副磁通。主磁通贯穿短路环包围的面，而副磁通则流过转入侧的极角(Polhorn)中的瓶颈或也有助于通过短路环后的附加空气隙吸引制动部件。
带有频率的主磁通驱动短路环中的电流，该电流又产生与原有场反向作用的场。这导致相对不受干扰的副磁通产生相移。如上面指出的情况那样，如果现在将主磁通与副磁通相加，则过零被消除，100Hz的机械振动得到抑制。
但本发明在短路环相对空气隙的设置方面并不限于直角的设置。相反，短路环与空气隙的夹角也可小于90°。
但是优选短路环这样地设置，使得仅短路环的一部分承受机械负荷，这些机械负荷在分离臂的碰撞面撞击在定子的磁轭上时产生。这可通过下述方式实现：仅仅短路环的一部分处于空气隙中，而短路环的剩余部分设置在空气隙之外。
合乎期望的是，尽可能多的磁通在制动部件或制动部件的分离臂中穿过，也穿过短路环。但在实际中，通过制动部件的磁通由穿过短路环的主磁通及绕过短路环的副磁通组成。
此外，副磁通与主磁通之间的这种关系也可通过下述方式实现：使制动部件或制动部件的分离臂与定子或定子磁轭之间的空气隙在主磁通的区域中小于在副磁通的区域中的空气隙。以此方式，空气隙在副磁通区域中比在主磁通区域中形成了较大的磁阻，从而副磁通被抑制。
因此，制动部件或制动部件的分离臂优选具有一个相对于空气隙的界面，该界面在副磁通区域中相对在主磁通区域中回错，以便增大空气隙。
在根据本发明的制动装置的优选实施例中，定子具有一个可导磁地磁轭及一个定子绕组，其中在磁轭中，在定子绕组与相对于制动部件的空气隙之间存在一个窄部位，该窄部位将提前达到饱和，使得主磁通绕过这个窄部位，而副磁通经过这个窄部位。
当窄部位在饱和区域中运行时，这种设置导致副磁通与主磁通之间的预先给定的关系。
该窄部位总是处于饱和，只是主磁通变得较小。
为了校正这种变化，如前所述，优选将副磁通区域中的空气隙加宽。
在此还应当指出，短路环优选设置在磁轭的窄部位的区域中，使得磁通必须穿过窄部位，以便绕过短路环。
制动部件优选构造成具有一个制动臂及一个分离臂的可摆动的杠杆，如背景技术的开始部分所提及的那样。因而，在说明书引言中已提及的公开文献DE 198 60 396 A1在前述制动装置的构型方面完全属于本说明书的内容。
还必须指出，短路环优选至少部分地与制动部件敛缝(Vertemmen)连接或焊接。为此可在短路环区域中将一些球缺(Kalotten)开设到齿件包(Spornteilpakete)中。但在一个优选的实施例中，短路环与制动部件焊接，这实现了特别高的机械稳定性。短路环与制动部件的焊接在此优选仅在一侧在短路环的背离空气隙的侧上。
为了将短路环与制动部件焊接，优选使用防止迅速散热的焊接方法，因为短路环由导热能力良好的铜构成，而制动部件则通常由薄板钢构成。
为此，具有预先给定的精确确定的焊接速度的WIK方法特别合适。在此情况下，待焊接的部分优选被加紧在焊接工具中，在该焊接工具中，夹紧部件的质量分布被这样地优化，使得铜中的及制动部件的薄板钢中的热影响区构造得尽可能相同。
附图说明
其它优点可从下面的附图说明中得到。
在附图中示出了本发明的一个实施例。附图、说明书及权利要求书包括多个组合的特征。专业人员也可符合目的地单独地考察这些特征，也可归纳成有意义的其它一些组合。附图表示：
图1  根据本发明的电动机制动装置的纵剖面图，
图2  图1的制动装置在空气隙区域中的放大的纵剖面图，
图3a-3c  图1的制动装置的制动部件在不同装配阶段中的侧视图，
图4a-4c  图3a-3c的制动部件在不同装配阶段的立体视图。
在图1的纵剖面图中表示一个电动机的转子10，其中在基本上圆柱形的转子10的外侧上设置有多个转子绕组12。
此外还示出了所属定子的两个磁轭部件14、16，其中这些磁轭部件14、16引导由定子绕组18产生的磁通。
此外，由定子绕组18产生的磁通也由制动部件20引导，该制动部件可以绕摆动轴22摆动地被支承，其中，制动部件20构造成一个双侧杠杆，且具有一个制动臂24及一个分离臂26。
制动臂24由一个弹簧28预加载，该弹簧支撑在磁轭部件16上，并将制动臂24径向向内地压在转子10上，其中在制动臂24与转子10之间设置有一个制动块衬30。
相比之下，在分离臂26与磁轭部件14之间存在一个空气隙32，其宽度取决于制动部件20的位置。这样，空气隙32在图1中所示的制动位置中相对地大，而当制动部件20由图1所示的制动位置顺时针方向绕摆动轴22摆动到运行位置中时，空气隙32就较小。
为此，定子绕组18被通入电流，使得在磁轭部件14、16中产生磁通，其中，磁轭部件16中的磁通进入导磁的制动部件20中，并从那里转入到转子10中。而磁轭部件14中的磁通则经空气隙32进入制动部件20中，并从那里也转入到转子10中。空气隙32中的磁通在分离臂26与磁轭部件14之间引起一个吸引力，使得制动部件20绕摆动轴22顺时针方向转动，直到位于分离臂26上的碰撞面34撞击在磁轭部件14上的相应的碰撞面36上，这时，制动部件20占据了其运行位置。在该运行位置中，制动臂24则逆着弹簧28的预加载从转子10抬起，以使得制动块衬30释放转子10。
此外，制动部件20还具有一个短路环38，该短路环包围着分离臂26，并承担在制动部件20的运行位置中抑制机械振动的任务。
短路环38在此完全围作用着制动部件20的分离臂26，以使得穿过制动部件20的分离臂26的磁通几乎全部通过短路环38，这引起对机械振动很好地抑制。
在此应指出，短路环38相对空气隙32基本上成直角地设置，使得短路环38的仅仅一部分处于空气隙32中并且不承受机械负荷，相反，短路环38在其它情况下位于分离臂26的上侧，这里几乎没有机械负荷的作用。
此外，磁轭部件14在空气隙32与定子绕组18之间具有一个窄部位40，该窄部位在磁轭部件14中形成磁阻。在这方面应当指出，磁轭部件14中的磁通分成主磁通Φ_H及副磁通Φ_N，其中主磁通Φ_H绕过窄部位40且完全穿过短路环38，而副磁通Φ_N则经过窄部位40且绕过短路环38。窄部位40的磁阻有助于使副磁通Φ_N大大小于所期望的主磁通Φ_H。
但这还附加地受到如下支持：分离臂26在副磁通Φ_N区域中具有一个碰撞面42，它相对主磁通Φ_H区域中的碰撞面34回错。这造成这样的结果，即副磁通Φ_N区域中的空气隙32大于主磁通Φ_H区域中的空气隙，由此抑制了副磁通Φ_N。
图3a-3c及图4a-4c表示最后在各个装配阶段中的制动部件20，其中从图3a或图4a开始到图3c或4c结束。从这些视图中可以看出，短路环38被从下方压入到分离臂26上，并接着被弯折。
最后，短路环38在分离臂26的表面上通过焊缝44与制动部件20相连接。
本发明并不限于前述优选的实施例。相反，本发明可有多种变型及变化，它们都利用了本发明的思路，因而都属于本发明的保护范围。
参考标号清单
10  转子                           28  弹簧
12  转子绕组                       30  制动块衬
14  磁轭部件                       32  空气隙
16  磁轭部件                       34  碰撞面
18  定子绕组                       36  碰撞面
20  制动部件                       38  短路环
22  摆动轴                         40  窄部位
24  制动臂                         42  碰撞面
26  分离臂                         44  焊缝