DE700201C - Hochleistungswirbelstrombremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochleistungswirbelstrombremse mit einer betriebsmäßig stillstehenden, nach Art einer Pendeldynamomaschine gelagerten und mit einer Flüssigkeitsdurchlaufkühlung versehenen Wirbelstrombahn.

Die bekannten Wirbelstrombremsen mit betriebsmäßig stillstehender Wirbelstrombahn und Flüssigkeitsdurchlaufkühlung haben den Nachteil, daß sie, wenn diese als Fahrzeug oder Prüfstandbremsen gebaut werden, im Verhältnis zur Baugröße eine sehr geringe Bremsleistung aufweisen. Würde man die Bremsleistung der bekannten Wirbelstrombremsen erhöhen wollen, so erhöht sich nicht nur das Gewicht, sondern es wird auch das räumliche Ausmaß derart vergrößert, daß eine Verwendung als Fahrzeugbremse nicht . mehr möglich ist.

Auch sind Wirbelstrombremsen mit topfförmigen Magneten bekannt, jedoch konnte bisher die besonders hohe Leistung der Topfmagneten nicht voll ausgenutzt werden, da die in diesem Fall entstehende starke Wärmebildung den Wirkungsgrad· der Topf magneten wieder stark herabmindert.

Die Erfindung geht aus von den bekannten Wirbelstrombremsen mit einer betriebsmäßig stillstehenden, nach Art einer Pendeldynamomaschine gelagerten und mit einer Flüssigkeitskühlung versehenen Wirbelstrombahn. Erfindungsgemäß ist der das Feld erregende Magnet ein umlaufender Topfmagnet mit einem Ringluftspalt an einer Stirnseite, in den eine mit magnetisch leitenden Körpern durchsetzte zylinder- oder topfförmige Wirbelstrombahn aus elektrisch gut leitendem Werkstoff mit veränderlicher Eintauchtiefe hineinragt.

Durch den Erfindungsgegenstand sind nunmehr die bekannten Übelstände beseitigt worden. Die vorteilhaften Einzelmerkmale bekannter Wirbelstrombremsen wurden zur Erzielung einer Wirbelstrombremse kleiner Bauart und besonders hoher Leistung kombi~ niert und derart miteinander verschmolzen, daß eine über den Leistungsdurchschnitt bekannter Bremsen wesentlich hinausgehende Steigerung der Leistung erzielt ist.

Die weiteren Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der' folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. ι das erste Ausführungsbeispiel in Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

Fig. 2 bis 4 eine Draufsicht auf verschiedene Ausführungen des den Ringspalt enthaltenden Teils des Feldmagneten der Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt eines in der Ausbildung der Wirbelstrombahn von der Ausführung nach Fig. 1 abweichenden, im übrigen aber mit ihr übereinstimmenden Ausfüh-

rungsbeispiels, Fig. 6 einen Teil der Wirbelstrombahn des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 in Einzeldarstellung.

Wie schon oben angedeutet, ist die neue S Hochleistungsbremse insbesondere auch für* sogenannte Bremsprüf einrichtungen bestimmt, wie man sie z. B. zur Ermittlung der Ausgangsleistung von Motoren usw. benutzt. Fig.i zeigt nun die neue Bremse mit einer diesem ίο Verwendungszweck angepaßten Ausrüstung. Zur Erzeugung der Bremskraft dient der Elektromagnet i. Er ist im Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise nach Art eines Topfmagneten ausgebildet. Sein Eisent5 weg umfaßt den Kern i_a, den mit diesem \^rerbundenen, vorzugsweise verschraubten Bodenteil I₆, den mit dem Bodenteil I₆ verschraubten zylindrischen Mantelteil i_c, den mit diesem verschraubten ringförmigen Polschuh i_d und den mit dem Kern i_a verschraubten oder in sonstiger Weise verbundenen scheibenförmigen Polschuh i_e. Die Polschuhe ι _d und i_e schließen zwischen sich einen ringförmigen Spalt i/ ein. i_g ist die von dem Eisenweg des Magneten umschlossene Erregerwicklung. Die den Luftspalt begrenzenden Flächen der Polschuhe i_d und ig können gemäß den vergrößerten Einzeldarstellungen nach Fig. 2 bis 4 gestaltet sein. Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind zu beiden Seiten des Luftspaltes if, d.h. sowohl an dem Polschuh i_d wie an dem Polschuh I₁,, Arbeitspole i_da bzw. \_ea gebildet. Durch die Verwendung des Ausdruckes »Arbeitspole« soll angedeutet werden, daß es bei den betreffenden Polen nicht auf deren magnetische Polarität ankommt, sondern daß es sich vielmehr um Pole handelt, durch die der magnetische Fluß in Teilfüße zerlegt und so auf den anderen Polschuh weitergeleitet wird. Kurzum, es handelt sich also darum, durch die Bildung einer Vielheit von Arbeitspolen in bekannter Weise längs des Ringspaltes if ein stark wechselndes Feld zu erzeugen, wodurch erst eine hohe Bremsleistung bzw. überhaupt eine Bremsleistung bei Verwendung einer Magnetform mit Ringspalt ermöglicht ist.

Bei der abgeänderten Ausführung nach Fig. 3 verläuft der Polschuh i_e auf der dem Ringspalt i_f zugewandten Seite nach einer Zylinderfläche, und es ist nur der Polschuh i_d mit Arbeitspolen versehen. Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist umgekehrt der Polschuh i_e auf der dem Ringspalt zugewandten Seite mit Arbeitspolen versehen, während der Polschuh i_d auf der dem Ringspalt zugewandten Seite nach einer Zylinderfläche verläuft.

In den Ringspalt i_f taucht die als Zylinder ausgebildete Wirbelstrombahn 2 ein. Sie kann aus Kupfer oder aus einem sonstigen den elektrischen Strom möglichst gut leitenden Stoff bestehen. Zwischen dem Boden des Wirbelstromzylinders 2 und einer mit ihm verbundenen Scheibe 3 ist ein Hohlraum 2„ gebildet, in den über die Anschlüsse 3_a, 3₆ : -Wasser oder eine sonstige Kühlflüssigkeit zu- bzw. abgeleitet werden kann.

Der Feldmagnet 1 ist mit Hilfe der eine Verlängerung des Magnetkernes i_a bildenden Welle 4 und einer Lageranordnung 5, die mit der Grundplatte 6 verbunden ist, drehbar gelagert. An dem außer dieser Lageranordnung 4 herausragenden, in der Zeichnung nicht mehr sichtbaren Wellenstumpf 4 wird zweckmäßig eine Kupplung angebracht, die gestattet, den Feldmagneten mit der zu bremsenden Vorrichtung, beispielsweise mit einem Elektromotor, zu kuppeln.

Die Zuführung des Er reger stromes zu der Wicklung i_g erfolgt über zwei mit der Welle 4 unter Zwischenführung geeigneter Isolation verbundene Schleifringe 7 und 8 und die beiden Bürsten 9 und 10, deren gemeinsamer Halter 11 von der Lageranordnung 5 getragen wird.

Die aus dem Wirbelstromzylinder und der mit ihr verbundenen Platte 3 bestehende Einheit ist durch eine Schraub- oder sonstige Verbindung an dem vorderen Ende einer 9" Welle 12 befestigt. Diese ist einerseits in dem Lager 13 und andererseits mit Hilfe eines Kugellagers 14, das in einer Aussparung des Kernes i_a längs verschiebbar ist, gelagert. Ein auf der Welle 12 befindlicher Bund I2_a und ein Stellring 15 sichern die Welle 12 und die mit ihr verbundenen Teile gegen eine Längsverschiebung relativ zu dem das Lager 13 tragenden Lagerbock 16. Mit dem aus dem Lager 13 herausragenden Ende der Welle 10c 12 ist ein bei Bremsprüfeinrichtungen nach Art der Pendeldynamomaschinen üblicher Hebel 17 verbunden, der zur Aufhängung der Gewichte dient, mit deren Hilfe das auf den Bremszylinder 2 wirkende Drehmoment kornpensiert wird.

Die erzeugte Bremskraft ist abhängig von der Eintauchtiefe des Bremszylinders 2 in den Ringspalt i_f. Es ist daher, um die Bremskraft einstellen zu können, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Vorsorge getroffen, daß die Eintauchtiefe des Bremszylinders 2 geändert werden kann. Hierzu ist einmal der Lagerbock 16 mit einer Schlitzführung an den Stiften 6_a und 6₆ der Grundplatte 6 geführt, so daß nach Lösen des Schraubenbolzens i6_a der Lagerbock 16 in Richtung der Welle 12 verstellt werden kann. Die neue Stellung wird durch Anziehen des Bolzens i6_fl gesichert. Bei der Verschiebung des Lagerbockes 16 in Richtung der Welle 12 nimmt er diese Welle und die mit ihr verbundenen

Teile mit. Hierbei verschiebt sich das Kugellager 14 in der für dieses Lager vorgesehenen Aussparung des Kernes i_B. Es ist klar, daß für das Lager 14 der Welle 12 ein zweiter mit der Grundplatte verbundener Lagerbock vorgesehen werden könnte. Die dargestellte Ausführung, bei der das Lager 14 oder, allgemeiner gesagt, das zweite Lager für die Welle 12 von dem Kern 14 des Feldmagneten getragen wird, hat den Vorteil, daß sich auf diese Weise eine sehr genaue Einstellung der Wirbelstrombahn 2 gegenüber dem Ringspalt if ergibt, woraus wiederum, was unbedingt angestrebt wird, der Ringspalt i_f bzw. der Zwischenraum zwischen der Wirbelstrombahn 2 und den Polschuhen i_d und i_e sehr klein bemessen werden kann.

Die Wirbelstrombahn 2 wird vorzugsweise aus Kupfer gebildet, einmal wegen der besonders guten elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer und zum anderen auch deswegen, weil Kupfer eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Mit einer Erhitzung des Kupfers ist naturgemäß im vorliegenden Fall einer Hochleistungsbremse zu rechnen. Man wird mit der Belastung der Bremse sogar so weit gehen können, daß das etwa im Anschluß 3_a eingeführte Kühlwasser den Anschluß 3₆ als Dampf verläßt.

Es war schon oben hervorgehoben, daß der Ringspalt i/ möglichst klein bemessen werden soll, und zwar aus dem naheliegenden Grunde, den magnetischen Widerstand des Ringspaltes möglichst klein zu halten. Andererseits hat natürlich die Verringerung der Luftspaltbreite ihre Grenze an der gewünschten Leistungsfähigkeit der Bremse und auch an der erzielbaren Herstellungsgenauigkeit.

In Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem bei gleicher Spaltbreite und gleicher Stärke des Wirbelstromzylinders dennoch ein wesentlich geringerer magnetischer Widerstand des Luftspaltes vorhanden ist. Das ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, daß in an sich bekannter Weise in dem die Wirbelstrombahn bildenden Körper, im Ausführungsbeispiel in dem Wirbelstromzylinder 2, magnetisch leitende Stücke 20 eingelagert sind. Bei ihrer Verteilung kommt es auf eine genaue Regelmäßigkeit nicht an. Sie können vielmehr in gewisser Weise regellos in.die dem magnetischen Feld ausgesetzte Wirbelstrombahn eingestreut sein. In Fig. 5 und 6 ist angenommen, daß ziemlich kompakte Einzelstücke aus magnetisch leitendem Stoff eingelagert sind. Statt dessen könnten auch Eisenspäne oder Eisengrieß in größeren oder kleineren Mengen in die Kupfermasse eingelagert sein. Die eingelagerten magnetisch lei- *> <> tenden Teile haben die Wirkung, daß sie für den magnetischen Fluß eine gut leitende Brücke bilden. Andererseits sind diese Teile umgeben vom Kupfer oder von sonstigem elektrisch gut leitendem Stoff des Wirbelstrom- ⁶S Zylinders, so daß also der Gesamtkörper einerseits einen für den magnetischen Fluß gut leitenden Körper und andererseits auch einen für den elektrischen Strom ausgezeichnet leitenden Körper abgibt. Die übrige Ausbildung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 und 6 kann genau dem nach den Fig. 1 bis 4 entsprechen und ist daher in den Fig. 5 und 6 nicht näher angegeben.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hochleistungswirbelstrombremse mit einer betriebsmäßig stillstehenden, nach Art einer Pendeldynamomaschine gelagerten und mit Flüssigkeitskühlung versehenen Wirbelstrombahn, dadurch gekennzeichnet, daß der das Feld erregende Magnet ein umlaufender Topfmagnet mit einem Ringluftspalt an einer Stirnseite ist, in den eine mit magnetisch leitenden Körpern durchsetzte zylinder- oder topfförmige Wirbelstrombahn aus elektrisch gut leitendem Werkstoff mit veränderlicher Eintauchtiefe hineinragt.

2. Hochleistungswirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Eintauchtiefe der Wirbelstrohibahn im Luftspalt des Topfmagneten der die Wirbelstrombahn tragende Lagerbock in Richtung der in einer zentralen Aussparung des Topfmagneten hineinragenden und dort gelagerten Wirbelstrombahnachse verstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen