ELECTROMAGNETIC CLUTCH OR BRAKE

Abstract: 1. Electromagnetic clutch or brake, comprising an exciting winding (5), a magnetic body (1) carrying the magnetic flux of said exciting winding, said body having an annular internal pole (4) and an annular external pole (3), said external pole being separated from said internal pole by a concentric annular gap (8) extending circumferentially, an armature (7) movable relative to said poles (3, 4), said armature bridging said poles (3, 4) magnetically, and at least two friction members (2) made from highly wear-resistant material, arranged in equal angular spacings, and radially extending continuously, characterized in that said friction members (2) are separated from each other and flush mounted with the pole surfaces (3, 4) and covering full radial width of said internal pole (4) and said external pole (3).

Description: Elektromagnetische Kupplung oder Bremse Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung oder Bremse gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Kupplungen und Bremsen dieser Art, die auch als Polreibungskupplungen bzw. Polreibungsbremsen bezeichnet werden, erzeugen die Drehmomentübertragung durch Reibung zwischen dem Anker einerseits und der aus den Polen und den Reibelementen zusammengesetzten Oberfläche andererseits. Die unterschiedlichen Reibungs- und Verschleisseigenschaften der Materialien der Pole und der Reibelemente können zu unterschiedlichem Abrieb der Ankeroberfläche führen. Dies kann unkontrollierbare Schwankungen im übertragenen M#oment und bei Verschleissnachstellung eine unvollständige Lüftung mit einem verbleibenden Restmoment im gelüfteten Zustand zur Folge haben. Um diese Probleme zu beseitigen, sind bei einer aus der DE-OS 14 75 414 bekannten Kupplung oder Bremse der eingangs genannten Gattung der Innenpol und der Aussenpol mit gegen den Anker vorspringenden Polbereichen ausgebildet. Nur mit diesen Polbereichen kommen die Pole mit dem Anker in Berlihrung. Die Polbereiche verlaufen entweder in Um fangsrichtung abschnittsweise radial gegeneinander versetzt oder flachspiralig in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. In der mit dem Anker in Berührung kommenden Oberfläche wechseln sich daher in Umfangsrichtung jeweils diese Polbereiche mit dazwischen liegenden Bereichen des Reibelementes ab. Die unterschiedlichen Reibungs- und Verschleisseigenschaften der Polbereiche und des Reibelementes können daher nicht zu einem unterschiedlichen Verschleiss der Oberfläche des Ankers fUhren. Bei dieser bekannten Kupplung oder Bremse wird der Magnetfluss zwischen den Polen des Magnetkörpers und dem Anker nur durch die vorspringenden Polbereiche als wirksame Polfläche geftihrt. Die das Reibmoment erzeugenden magnetischen Kräfte sind daher gering. Vergrössert sich der Luftspalt zwischen Anker und der Polfläche bei fortschreitendem Verschleiss, so kann die Magnetkraft nicht mehr ausreichen, um den Anker zuverlässig anzuziehen. Um die wirksame Pol fläche ausreichend gross zu machen, muss der Durchmesser des Magnetkörpers vergrössert werden und die radiale Breite der Innenpol und Aussenpol trennenden Puge muss verringert werden. Dies vergrössert einerseits die äusseren Einbauabmessungen der Kupplung oder Bremse und vergrössert anderer seits die magnetischen Verluste durch den über die Fuge verlaufenden Streufluss. Die vorspringenden Polbereiche vergrössern schliesslich auch die axialen Einbauabmessungen der Kupplung oder Bremse. Schliesslich ist die Herstellung der radial und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten vorspringenden Polbereiche äusserst schwierig und führt insb. bei kleineren Kupplungen oder Bremsen zu unvertretbar hohen Kosten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung oder Bremse der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, dass die Herstellung einfacher und billiger ist und eine hohe Magnetkraft bei kleinen Einbauabmessungen erreicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Anordnung der Reibelemente jeweils nur in einem radial durchgehenden Winkelausschnitt ermöglicht es, den kreisringförmigen Innenpol und den kreisringförmigen Aussenpol jeweils bis an die mit dem Anker in Berührung kommende Reibungsoberfläche zu führen. Die gesamte Fläche des In nenpoles und des Aussenpoles und nicht nur von diesen vorspringende Polbereiche wirken als den Magnetfluss führende Pol flächen. Es können grosse wirksame Polflächen auch bei kleinerem Durchmesser der Kupplung oder Bremse erhalten werden. Auch die radiale Breite der Innenpol und Aussenpol trennenden Fuge kann gross gehalten werden, ohne dass dies die wirksamen Polflächen von Innen- und Aussenpol wesentlich reduziert. Die grosse wirksame Polfläche führt zu einer hohen Magnetkraft und damit zu einem starken Reibmoment und ebenso zu einem zuverlässigen Anziehen des Ankers, auch wenn sich der Luftspalt bei fortschreitendem Verschleiss vergrössert. Zusätzlich wird die wirksame Magnetkraft dadurch vergrössert, dass die Breite der Fuge die Verluste durch Streufluss reduziert. Da keine vorspringenden Polbereiche erforderlich sind, kann auch die axiale Bauabmessung der Kupplung oder Bremse kleiner gehalten werden. Die radial durchgehend ausgebildeten Reibelemente vereinfachen die Herstellung ausserordentlich. Die Aufnahmen für die Reibelemente können aufgrund ihrer durchgehend geradlinigen Randkanten auch ¯bei kleinen Polflächen in einfacher Weise eingearbeitet werden. Dabei können die Reibelemente im wesentlichen sektorförmig ausgebildet sein, was den Vorteil hat, dass die wirksame Polfläche des Aussenpoles und des Innenpoles zwischen den Reibelementen in einfacher Weise flächengleich gemacht werden kann. Die Reibelemente können auch als radial verlaufende rechteckige Streifen konstanter Breite ausgebildet sein. Dadurch wird die wirk same Polfläche des Innenpoles stärker verkleinert, so dass der Durchmesser des Innenpoles vergrössert werden muss. Diese Ausbildung vereinfacht aber zusätzlich die Herstellung der Reibelemente und insb. der Ausnehmungen in den Polflächen zur Aufnahme dieser Reibelemente. Die Reibelemente bestehen aus einem hoch verschleissfesten Material, z.B. aus einem Keramikmaterial. Dadurch eignet sich die Kupplung bzw. Bremse in gleicher Weise für Trokkenlauf und ölnasslauf. Um ein über den Umfang gleichmässiges Reibmoment zu erhalten, sind mindestens zwei Reibelemente, vorzugsweise jedoch vier Reibelemente in gleichem gegenseitigem Winkelabstand vorgesehen. Der Aussenpol und der Innenpol werden durch Stege zusammengehalten, die die Aussenpol und Innenpol trennende Fuge überbrücken. Diese Stege sind im Bereich der radial verlaufenden Reibelemente vorgesehen. Die Stege bewirken zwar einen geringfügigen magnetischen Kurzschluss zwischen Aussenpol und Innenpol, dieser ist jedoch auf die wirksame Magnetkraft von geringem Einfluss, da die Reibelemente in diesem Bereich ohnehin den wirksamen Magnetfluss zu dem Anker unterbrechen. Andererseits wirken die Stege aber als stützende Auflage für die Reibelemente. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Axialschnitt durch eine Kupplung bzw. Bremse entsprechend der Schnittlinie A-B in Figur 2 und Figur 2 eine Draufsicht auf den Polkörper der Kupp lung bzw. Bremse. Die Kupplung bzw. Bremse weist einen ringförmigen Magnetkörper mit einer axialen Bohrung auf, der aus einem die Erregerwicklung 5 tragenden Körper 6 und einem auf diesem Körper 6 sitzenden Polkörper 1 besteht. Der Polkörper 1 weist einen an seinem Umfang als Kreisring axial vorragenden Aussenpol 3 und einen Innenpol 4 auf, der mit kleinerem Durchmesser koaxial zum Aussenpol 3 vorragt. Der Aussenpol 3 und der Innenpol 4 sind durch eine bis zur Erregerwicklung 5 durchgehende Fuge 8 voneinander getrennt. Damit Aussenpol 3 und Innenpol 4 den gleichen Durchtrittsquerschnitt für den Magnfluss aufweisen, ist die radiale Breite des Innenpols 4 grösser als die des Aussenpols 3. Die axialen Stirnflächen von Aussenpol 3 und Innenpol 4 liegen in einer Ebene. In einem axialen Abstand vor der Ebene von Aussenpol 3 und Innenpol 4 ist ein kreisscheibenförmiger Anker 7 mit einer zentrischen Bohrung angeordnet. Fliesst durch die Erregerwicklung 5 ein Strom, so wird der Anker 7 gegen den Polkörper 1 gezogen, so dass ein geschlossener Magnetkreis über den Körper 6, den Polkörper 1, den Aussenpol 3, den Anker 7, den Innenpol 4, den Polkörper 1 und den Körper 6 gebildet wird. In die Pole 3 und 4 sind vier um 90- gegeneinander versetzte Reibelemente 2 eingesetzt, die aus einem hochverschleissfesten keramischen Reibmaterial bestehen, dessen Verschleissfestigkeit gleich oder grösser ist als die der Pole 3 und 4. Die Reibelemente 2 erstrecken sich radial durchgehend vom Innenrand des Innenpols 4 bis zum Aussenrand des Aussenpols 3, wobei sie sich sektorförmig nach aussen erweitern. Die Winkelbreite der Reibelemente liegt zwischen etwa 15- und 30-. Die axiale Stirnfläche der Reibelemente 2 liegt bündig in der Ebene der Pole 3 und 4. Im Bereich der Reibelemente 2 weist der Polkörper 1 jeweils einen den Aussenpol 3 und den Innenpol 4 verbindenden Steg 9 auf, der die Fuge 8 überbrückt. Die Stege 9 halten den radial ausserhalb des Körpers 6 und den radial innerhalb des Körpers 6 liegenden Teil des Polkörpers 1 zusammen. Ausserdem stützen die Stege 9 die Reibelemente 2 an deren dem Anker 7 entgegengesetzten Unterseite ab. Im Einsatz als Kupplung sitzt beispielsweise die Antriebswelle fest in der zentrischen Bohrung des Polkörpers 1. Der Anker 7 sitzt mittels eines Mitnehmers drehfest und axial verschiebbar auf der Abtriebswelle. Bei eingeschalteter Erregerwicklung 5 wird der Anker 7 gegen die von den Polen 3 und 4 und den Reibelementen 2 gebildete Oberfläche gezogen, so dass ein das Drehmoment übertragender Reib schluss entsteht. Im Einsatz als Bremse ist der Polkörper 1 ortsfest monttiert und der Anker 7 sitzt drehfest und axial verschieb bar auf der abzubremsenden Antriebswelle. Der die Erregerwicklung S tragende Körper 6 steht sowohl im Einsatz als Kupplung als auch im Einsatz als Bremse still. Bei der Verwendung als Kupplung ist der Polkörper 1 drehbar auf dem Körper 6 gelagert.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Elektromagnetische Kupplung oder Bremse mit einer Erre gerwicklung, mit einem den Magnetfluss der Erregerwick lung führenden Magnetkörper, der einen kreisringförmi gen Innenpol und einen konzentrischen, kreisringförmi gen, durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Fuge von dem Innenpol getrennten Aussenpol aufweist, mit Reibele menten, die mit der Oberfläche dieser Pole eben ab schliessen und sich durchgehend über die gesamte radiale Breite von Innenpol und Aussenpol erstrecken, und mit einem gegen die Pole bewegbaren, die Pole magnetisch überbrückenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Reibelemente (2) aus hochverschleiss festem Material in gleichem gegenseitigem Winkelabstand vorgesehen sind, die jeweils in einem Winkelausschnitt radial durchgehend ausgebildet sind. 2. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reibelemente (2) im wesentlichen sek torförmig ausgebilet sind. 3. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reibelemente (2) im wesentlichen rechteckig streifenförmig ausgebildet sind. 4. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die den Innenpol (4) und den Aussenpol (3) trennende Fuge (8) im Winkelbereich der Reibele mente (2 > durch Stege (9) überbrückt ist.

Inventors: BAUSCH, EDMUND, DIPL.-ING. (FH)
Applicants: BINDER MAGNETE GMBH
Application year: 1985
Main classification: F16D27
IPC codes: F16D27, F16D55, F16D65, F16D63