Elektrischer Antriebsmotor mit selbsttätiger Bremse Bei bekannten elektrischen Antriebsmotoren mit selbsttätiger Bremse, wie sie insbesondere für Fahr werke und Hebezeuge verwendet werden, aber auch für andere unter Last anlaufende Motoren ver wendbar sind, steht die Motorwelle unter dem Ein fluss der Bremse. Bei den Bauarten, bei denen die Bremsen durch Bremslüfter betätigt werden, be steht der Nachteil, dass bei Versagen des Brems lüfters der Motor nicht anlaufen kann und infolge dessen wegen überhitzung der Wicklung Schaden leiden kann.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bereits Bauarten von Elektromotoren mit Konusanker, sogenannte Stopmotoren, verwendet worden, bei welchen das Lösen der Bremse durch Axialschub des Ankers bewirkt wird, wobei die Bremse unter dem Einfluss einer Bremsfeder steht, die bei Stromloswerden des Motors selbsttätig die Bremse betätigt. Die Herstellung solcher Stop motoren ist wegen der vielen erforderlichen Stanz werkzeuge für die Stator- und Rotorbleche nur bei grossen Serien wirtschaftlich.
Wegen der Konusform lassen sich diese Motoren auch nicht in der üblichen Weise als Mehrgeschwindigkeitsmotoren ausbilden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, den Vorteil der bekannten Stopmotoren bezüglich der Steuerung der Bremse durch den Axialschub des Rotors beizubehalten, ohne die Nachteile der be kannten Elektromotoren mit selbsttätiger Bremse aller bisherigen Bauarten in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung betrifft daher einen elek trischen Antriebsmotor, bei dem die Motorwelle unter dem Einfluss der Bremse steht, die durch Axialverschiebungen des Rotors gegenüber dem Stator selbsttätig beim Anlassen des Motors gelöst und beim Stillsetzen des Motors unter der Einwir kung einer Bremsfeder wieder eingelegt wird, wobei erfindungsgemäss der Rotor mit der Motorwelle durch eine Kupplung mit auf ein vorbestimmtes Ausmass beschränktem Rutschvermögen verbunden ist, deren Kupplungshälften derart beschaffen sind und zusammenarbeiten, dass sie ursächlich des Rutschens der Kupplung relativ zueinander axial verschoben werden und dadurch die Steuerung der Bremse bewirken.
Der erfindungsgemässe Motor kann infolgedessen eine durchaus normale Bauart haben, so dass also auch die normalen Stator- und Rotorbleche Verwendung finden können, wie auch die Motoren als Mehrgeschwindigkeitsmötoren in normaler Weise ausgebildet sein können. Ein Nach stellen der Bremse, wie es bei den bekannten Stop motoren entsprechend der erfolgenden Abnützung der Bremsbeläge erforderlich ist, lässt sich beim Erfindungsgegenstand ersparen, da der axiale Hub des Rotors zur Steuerung der Bremse ohne weiteres so gross bemessen sein kann, dass er die maximale Bremsbelagabnützung ebenfalls auszugleichen ver mag.
Danach kann der maximale Axialhub des Rotors bemessen werden. Trotzdem gemäss der Er findung für den das Lösen der Bremse bewirkenden Axialhub des Rotors die vom Motordrehmoment in der Rutschkupplung erzeugte Axialschubkraft massgebend ist, erscheint es zweckmässig, die axiale Versetzung des Rotors gegenüber dem Stator so vorzusehen, dass die, wegen der Unsymmetrie des Magnetfeldes von der Statorwicklung auf den Rotor ausgeübte Axialkraft ebenfalls im Sinne des Lösens der Bremse gerichtet ist, so dass sich also diese ma gnetische Kraft zu der mechanischen Schubkraft addiert.
Diese Anordnung bewirkt eine Stabilisierung des Rotors gegen Flattern in axialer Richtung, so dass es zweckmässig ist, die magnetische auf den Rotor ausgeübte Schubkraft immer in der gleichen Richtung zu halten und sie auch in vorbestimmtem, wenn auch geringfügigem Ausmass, noch aufrecht- zuerhalten, wenn der Rotor den beim Lösen der Bremse möglichen maximalen Axialhub ausgeführt hat.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt einen Mittellängsschnitt bei einge legter Bremse.
Fig. 2 zeigt in der gleichen Darstellung die Kupplungspartie, bei vollständig gelöster Bremse. Der Motor weist, wie aus Fig. 1 hervorgeht, ein Gehäuse 1 auf, dessen Stirnwände 2, 3 mit einer zentralen Bohrung versehen sind, in welcher je ein Lager 4 bzw. 5 für die Motorwelle 6 angeordnet ist. Die Motorwelle 6 ist axial unverschiebbar im Ge häuse 1 gelagert und von einer drehbaren, im be grenzten Ausmass axial verschiebbaren Hohlwelle 7 umgeben, welche durch das Lager 5 hindurch geführt ist, so dass der mit einem Federteller 8 ver sehene Hohlwellenendteil ausserhalb der Stirnwand 3 liegt.
Die Hohlwelle 7 ist im Lager 5 unter Zwi schenschaltung einer Buchse 9 gelagert, welche innerhalb des Gehäuses 1 als offener Zylinder 10 für einen Luftkatarakt ausgebildet ist, dessen mit kalibrierten Luftdurchlassöffnungen 11 versehener Kolben 12 mittels einer Nabe und eine durch diese hindurchgeführte Stellschraube 13 auf der Hohlwelle 7 befestigt ist.
Auf dem gegenüberliegenden Ende der Hohl welle 7 ist die eine Hälfte 14 einer Kupplung mit be schränktem Rutschvermögen mittels eines Flach keils 15 starr befestigt, welche mit der andern Kupplungshälfte 16 zusammenarbeitet, die mittels eines Keils 17 starr auf der Motorwelle 6 befestigt ist. Beide Kupplungshälften 14, 16 sind auf den einander zugekehrten Seiten mit gegenseitig ineinan- dergreifenden Zähnen 18 bzw. 19 versehen (siehe Fig. 2). Diese axial gegeneinander vorspringenden Zähne sind in peripherer Richtung auf beiden Seiten mit je einer Abweisfläche 20 bzw. 21 versehen, die sich gegenseitig in radialen Kanten schneiden.
Auf der Hohlwelle 7 ist im mittleren Teil des Gehäuses 1 der Rotor 22 mittels eines Keils 23 starr befestigt. Die Statorpakete 24 des Motors mit der Statorwicklung 25 sitzen in üblicher Weise am Mantel des Gehäuses 1. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Rotor 22 gegenüber dem Stator axial in Rich tung auf die Rutschkupplung 14, 16 zu verschoben, und zwar in sämtlichen im Betriebe vorkommenden axialen Verschiebelagen der Hohlwelle 7.
Das kupplungsseitige Ende 26 der Motorwelle 6 ist als Aufkeilzapfen für das übliche Motorritzel des anzutreibenden Getriebes ausgebildet. Der an dere aus dem Gehäuse 1 herausragende Endteil 27 der Motorwelle 6 ist am Umfange mit vorspringen den axialen Leisten versehen und trägt axial ver schiebbar die Nabe 28 einer Bremsscheibe 29. Die Bohrung der Nabe 28 ist mit den Leisten des Teils 27 entsprechenden axialen Nuten versehen, so dass die Bremsscheibe 29 relativ zur Motorwelle 6 undrehbar ist. Die Bremsscheibe 29 steht unter dem Einfluss einer Bremsfeder 30, die anderseits gegen einen Federteller 31 abgestützt ist, der am freien Ende des Wellenteils 27 mittels einer Schraube 32 starr befestigt ist.
Die Bremsfeder 30 ist als Druck feder ausgebildet und hat die Tendenz, die Brems scheibe 29 unter Zwischenschaltung eines kegeligen Bremsbelages 33 gegen ein hohlkegeliges Wider lager 34 zu pressen, welches an der Stirnwand 3 des Gehäuses sitzt. Die Bremsscheibe 29 steht anderseits unter dem Einfluss einer ebenfalls als Druckschraubenfeder ausgebildeten Stehfeder 35, welche anderseits an dem als Steuerorgan für die Bremsscheibe dienenden Federteller 8 abgestützt ist.
Die Stellfeder 35 ist schwächer als die Bremsfeder 30, welche eine vor bestimmte Vorspannung hat zur Gewährleistung des vorbestimmten Mindestbremsmomentes, und zwar auch bei völlig abgenütztem Bremsbelag 33. Der axiale Abstand zwischen dem Federteller 8 und der Nabe 28 hängt von der Dicke des Bremsbelages 33 ab und ist so bemessen, dass er gerade ausreicht, um die zulässige Abnützung des Bremsbelages 33 zu kompensieren. - Bei fast völlig abgenütztem Brems belag 33 kommt also die Nabe 28 unter dem Ein fluss der Bremsfeder 30 in satte Anlage mit dem Federteller 8, wodurch eine weitere Abnützung des Bremsbelages unterbunden ist.
Es tritt also dann ein Schlupfen der Bremse auf, welches nur durch Aus wechseln des abgenützten Bremsbelages gegen einen neuen Bremsbelag behoben werden kann.
Der Federteller 31 dient zugleich als Begrenzung des Hubes der Bremsscheibe 29. Dementsprechend ist der Abstand des Federtellers 31 von der Nabe 28 bei eingelegter Bremse bemessen.
Der Gesamthub, den die Hohlwelle 7 in axialer Richtung auszuführen hat, um die Bremse zu lösen, setzt sich also zusammen aus der Summe der Ab stände der Nabe 28, von den Federtellern 8 und 31 und ist auf ein die Höhe der Zähne 18, 19 der Kupplungshälften 14, 16 unterschreitendes Ausmass beschränkt, so dass also, wie in Fig. 2 veranschau licht ist, bei völlig gelöster Bremse die Zähne 18, 19 noch mit einer zur übertragung des Motordreh momentes auf die Motorwelle 6 ausreichenden Ge samtfläche miteinander in Eingriff stehen.
Hierdurch ist das Rutschvermögen der Kupplung begrenzt, wo bei der Drehwinkel, um welchen sich die beiden Kupplungshälften 14, 16 relativ zueinander drehen können, vom Steigungswinkel der Flanken der Zähne 18, 19 abhängt und damit auch das Dreh moment, welches der Motor beim Anlassen zum Lösen der Bremse auf die Motorwelle übertragen muss. Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage mit einge legter Bremse ist der relative Drehwinkel der Kupp lungshälften bei stromlosem Motor stets null, da die Stellfeder 35 ausreicht, um die Hohlwelle 7 in die kupplungsseitige Endlage zu schieben, in welcher die Kupplungshälften 14, 16 völlig ineinanderge- drückt sind, und also die Zähne 18, 19 lückenlos ineinandergreifen.
Wird nun der Motor angelassen, dann bewirkt das vom Rotor 22 auf die Hohlwelle 7 und damit auf die Kupplungshälfte 14 ausgeübte Drehmoment bei festgebremster Motorwelle 6 unter Schlupfen der Kupplung in dem Drehsinne des Motors entspre chender Richtung eine Drehung der Kupplungs hälfte 19, was ein zwangläufiges, axiales Auseinan- derschieben der Kupplungshälfte und dadurch das zur Anlage kommen des Federtellers 8 an der Nabe 28 zur Folge hat, unter Zusammendrücken der Stell feder 35.
Anschliessend erfolgt dann mit entspre chend grösserer Schubkraft, unter zusätzlichem Zu sammendrücken der Bremsfeder 30, das Lösen der Bremse und nach zur Anlage kommen der Nabe 28 mit dem Federteller 31 der Antrieb der Motor welle 6 mit der in Fig. 2 dargestellten gegenseitigen maximalen Drehlage der Kupplungshälften, welche während der ganzen anschliessenden Betriebsperiode bestehen bleibt.
Beim nachfolgenden Stillegen des Motors be wirkt die Bremsfeder 30 das selbsttätige Einlegen der Bremse unter entsprechendem Zurückführen der Kupplungshälften 14, 16, welches durch die Ein wirkung der Stellfeder 35 bis in die erwähnte Aus gangslage erfolgt, unter entsprechendem Zurück schieben des Rotors 22 in die axiale Ausgangslage. Das vollständige Ineinanderschieben der Kupplungs hälften 14, 16 ist zur Vermeidung eines schlagarti gen Aufeinandertreffens der Abweisflächen 20, 21 der Kupplungshälften wesentlich.
Falls ein Elektromotor vorgesehen ist, der nur in einer Drehrichtung verwendet wird, dann kön nen die Zähne 18, 19 auch mit entsprechenden, lediglich einseitigen Abweisflächen versehen sein, in Art der üblichen Sperrzähne.
Es ist auch nicht erforderlich, däss beide Kupp lungshälften mit Abweiszähnen versehen sind, viel mehr ist es auch möglich, nur eine Kupplungs hälfte auf der der andern Kupplungshälfte zuge kehrten Seite mit mindestens einseitigen, axial vor springenden Abweiszähnen zu versehen, die mit hierzu passenden axial vorspringenden Teilen der andern Kupplungshälfte zusammenarbeiten. Diese Teile können je nach den Verhältnissen unterschied lich gestaltet sein, z.
B. als radiale Stifte, welche mit je einer Zahnflanke der andern Kupplungshälfte zusammenarbeiten bzw. in Form einer drehbaren Rolle, die auf den Flanken der Zähne der andern Kupplungshälfte bzw. auf Flanken der entsprechend profilierten Kupplungshälfte laufen. Anstelle von spitzen Zähnen können auch abgerundete Zähne bzw. wellenförmige Profilierungen Verwendung finden.
Auch gibt es ausser Zähnen noch andere be kannte Mittel zur Schaffung einer hier verwend baren Kupplung mit auf ein vorbestimmtes Ausmass beschränktem Rutschvermögen, deren Kupplungs hälften derart beschaffen sind und zusammenarbei ten, dass sie ursächlich des Rutschens der Kupplung relativ zueinander radial verschoben werden, welche Verschiebung dann in irgendeiner Form zur Steue rung der Bremse dienstbar gemacht werden kann.
Anstelle des zur Dämpfung der Axialverschie- bung der Hohlwelle 7 dienenden Luftkataraktes 10, 11 kann auch ein anderes bekanntes Dämpfungs- organ Verwendung finden. Auch kann der Zylinder 10 des Luftkataraktes beidseitig geschlossen sein und also Doppelwirkung haben, so dass sowohl der sich auf der einen Kolbenseite bildende überdruck als . auch der sich auf der andern Kolbenseite bil dende Unterdruck der im Zylinder befindlichen Luft ausgesetzt wird, um eine möglichst langsame Axialverschiebung des Kolbens zu bewirken, im Sinne eines weichen Einfallens der Bremse.