DE700419C - Wirbelstrombremse mit einem nach Art einer Leistungswaage verdrehbar gelagerten Staender - Google Patents

Description

Die Erfindung bezweckt, eine Wirbelstrombremse mit einem nach Art einer Leistungswaage verdrehbar gelagerten Ständer zu schaffen, welche besonders für die Serienprüfung von Kleinmotoren geeignet ist. Bei der Serienprüfung von Kleinmotoren ist es wichtig, daß der koaxiale Lauf zwischen der Welle des Prüfmotors und der Achse des unter dem Einfluß der Wirbelströme verdreh-

»o baren Ständers der Wirbelstrombremse sowie das jeweils gewünschte Drehmoment leicht einstellbar sind und daß selbst bei den unvermeidlichen axialen Verschiebungen der Motorwelle nicht der induzierte Teil mit dem indu-

t5 zierenden Magnetsystem in Berührung kommt. Außerdem ist es in Anbetracht der kleinen zu messenden Leistung wichtig, Lagerreibungen in der Bremse nach Möglichkeit klein zu halten.

Es sind bereits nach Art einer Leistungswaage gebaute Wirbelstormbremsen bekannt mit einer zwischen Magnetpolen umlaufenden Bremsscheibe. Derartige Leistungswaagen erfüllen die vorerwähnten Bedingungen nicht. Bei Benutzung einer derartigen Bremse kann ₂g es leicht vorkommen, daß die Scheibe in die einzelnen Magnete verschieden tief eintaucht, d. h. daß keine Koaxialität zwischen der Welle des Prüfmotors und der Achse des verdrehbaren Ständers der Wirbelstrombremse besteht. Insbesondere läßt sich bei diesen Bremsen zwecks Einstellung des Drehmomentes die Eintauchtiefe der Bremsscheibe relativ zu den Magnetpolen ohne Gleichgewichtsver-

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lagerung nicht mit einfachen Mitteln ändern. Außerdem bietet diese Einrichtung nicht die Gewähr für einwandfreien Lauf bei axialen Verschiebungen der Motorwelle. Weiter sind zur Wirkuiigsgradbestiminung von größeren Motoren Wirbelstrombremsen nach Art einer Leistungswaage bekannt, bei denen die induzierenden Magnetpole mit einer eisernen Bremstrommel einen ringförmigen ι« Luftspalt begrenzen. Bei derartigen Bremsen ist die Bremstrommel in besonderen Lagern gelagert. Die dadurch verursachte Lagerreibung würde die Wirbelstrombremse zur Prüfung von Kleinmotoren ungeeignet machen. Es sind weiterhin Wirbdstronigetriebe bekannt, bei denen das induzierende Magnetsystem einen ringförmigen Luftspalt besitzt, in den ein Wirbelstromzylinder mit unveränderlicher Tiefe eintaucht. Außerdem sind ähnlich aufgebaute Geschwindigkeitsregler bekannt, bei denen das Magnetsystem und der leitende Zylinder, durch die zu regelnde Drehzahl gesteuert, axial gegeneinander verschiebbar sind.

»5 Die nach Art einer Leistungswaage ausgebildete Wirbelstrombremse weist errindungsgemäß ein induzierendes Magnetsystem auf, bei dem durch zwei konzentrisch zueinander angeordnete Polkräuze ein koaxial zur Welle des Prüfmotors verlaufender ringförmiger Luftspalt gebildet wird, in dem als Wirbelstrombahn ein leitender Zylinder mit regelbarer Eintauchtiefe angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist der koaxiale Lauf zwisehen der Welle des Prüfmotors und der Achse des verdrehbaren Ständers durch eine sehr einfache Einstellung ohne weiteres zu erzielen. Die Einstellung unterschiedlicher Drehmomente läßt sich leicht durch Veränderung der Eintauchtiefe des leitenden Zylinders erreichen. Ein axiales Verschieben der Antriebswelle beeinträchtigt die Wirksamkeit der Leistungswaage in keiner Weise, da die Anordnung nach der Erfindung ohne weiteres ein mehr oder weniger tiefes Eintauchen des leitenden Zylinders in den Ringspalt unter dem Einfluß des axialen Spieles der Antriebswelle gestattet. Außerdem gestattet die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine weitgehende Herabsetzung der Lagerreibung, da hierbei der verdrehbare Ständer der Leistungswaage in Schneiden gelagert werden kann. Zweckmäßigerweise dient als induzierendes Magnetsystem ein Topfinagnet, wobei die den ringförmigen Luftspalt begrenzenden Polschuhe des Topfmagneten in bekannter Weise als einander gegenüberstehende Zinnen ausgebildet sind.

Die Biegungsbeanspruchung der Motorwelle läßt sich auf ein möglichst geringes Maß zurückführen, wenn der mit der Welle des Kleinmotors zu kuppelnde Teil der leitende Zylinder ist. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß gerade bei Kleinmotoren die Belastung der Welle so gering wie möglich gehalten werden muß. Bei einer derartigen Anordnung geschieht die Einstellung des Drehmomentes dadurch, daß der Motor samt leitendem Zylinder einerseits und das Magnetsystem anderseits relativ zueinander in einer Schlittenführung axial verschiebbar sind. Die axiale Länge des längs des Umfanges des ringförmigen Luftspaltes durch die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Polkränze erzeugten ungleichmäßigen magnetischen Feldes bzw. die axiale Länge der Polkränze muß J dabei der größten Eintauchtiefe der Wirbelstrombahn angepaßt sein. Das den verdreh-J baren Ständer der Leistungswaage bildende, in Schneiden gelagerte Magnetsystem ist mit einer Einrichtung versehen, welche das durch die Wirbelströme auf das Magnetsystem ausgeübte Drehmoment zu messen gestattet. Beispielsweise kann man den Topfmagnet mit zwei Waagebalken versehen, deren jede eine Waagschale trägt.

Das von den Wirbelströmen ausgeübte Drehmoment kann dabei abgewogen werden, indem durch Auflegen von Gewichten der Waagebalken in die Waagerechte gebracht wird, was durch Einspielen eines Zeigers vor einer Nullmarke ersichtlich gemacht werden kann. Stellt man andererseits durch Auflegen von Gewichten auf die Waagschalen ein bestimmtes Drehmoment ein, so läßt sich durch axiale Verschiebung der Trommel und des Topfmagneten relativ zueinander bei Serienprüfungen von Kleinmotoren leicht feststellen, bei welcher Drehzahl das von dem Motor ausgeübte Drehmoment dem durch Auflegen von Gewichten auf die Waagschalen festliegenden Drehmoment das Gleichgewicht hält.

Um bei Verwendung eines Elektromagneten, den Einfluß der durch die Stromzuführung bedingten Reibung auf die Meßgenauigkeit »05 auszuschalten, kann das Magnetjoch des Elektromagneten in Schneiden drehbar gelagert und die Erregerwicklung des Elektromagneten an dem Lagerträger des Magnetjochs befestigt sein. Hierbei nimmt also die no Erregerwicklung an der Verdrehung des Magnetsystems nicht teil. Es kann daher durch die Stromzuführung eine die Meßgenauigkeit beeinträchtigende Reibung nicht auftreten. Weiterhin macht eine derartige Anordnung die Verwendung von Schleifringen und Schleifbürsten überflüssig. Man kann auch die Strom Zuführungsleitungen dadurch vollkommen vermeiden, daß der Topfmagnet in bekannter Weise als permanenter Magnet aus hochwertigem Magnetstahl ausgebildet wird. Man vermeidet dabei zugleich

auch noch den sonst erforderlichen Stromverbrauch in der Erregerspule.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Be-Schreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung hervor.

Eine zur Leistungsprüfung von Kleinmotoren geeignete Wirbelstrombremse ist in Abb. ι im Aufriß, in Abb. 2 im Grundriß und in Abb. 3 im Seitenriß dargestellt. Man sieht in Abb. 1 im Schnitt den topfförmig ausgebildeten Elektromagneten 1, dessen Polschuhe 2, 3 einen ringförmigen Luftspalt 4 begrenzen und als einander gegenüberstehende Zinnen oder Zacken ausgebildet sind. In den Ringspalt taucht eine an der Stirnseite offene, aus leitendem Stoff bestehende Bremstrommel 5 ein, die auf die Achse eines von dem Gestell 6 (Abb. 1, links) getragenen zu prüfenden Motors 7 aufgesetzt wird. Der Topfmagnet ι ist auf Schneiden 8, 9 drehbar gelagert, die in entsprechenden Lagerpfannen des Grundgestelles 10 bzw. des an dem Grundgestell befestigten Rahmens 11 ruhen. Der Rahmen 11 greift um den Elektromagneten 1 herum (vgl. besonders Abb. 2), wobei die Polschuhzinnen dort, wo die zur Drehachse des Topfmagneten parallelen Rahmenstücke verlaufen, fortgelassen sind, um das Herumgreifen des Rahmens 11 zu ermöglichen. An dem Rahmen 11 ist außerdem die Erregerspule 18 des Elektromagneten 1 unbeweglich befestigt, wobei zwischen dem Joch des Elektromagneten und der Erregerspule Spiel vorgesehen ist, damit sich bei festgehaltener Erregerspule 18 das Magnet j och reibungslos verdrehen kann. Der Topfmagnet trägt zwei Waagebalken 12, 13, an denen zwei Waagschalen hängen,-von der nur die eine, 14, gezeichnet ist.

Bei umlaufender Bremstrommel werden in ihr von dem den ringförmigen Luftspalt durchsetzenden magnetischen Kraftfeld des Topfmagneten Wirbelströme erzeugt, die rückwirkend auf den drehbar gelagerten Topfmagneten ein Drehmoment ausüben. Dabei bleibt die Erregerspule des Topfmagneten in Ruhe, so daß irgendwelche, die Meßgenauigkeit beeinträchtigende Reibungen der Strom-Zuführungsleitungen zur Erregerspule vermieden sind. Die Wirbelstrombildung und die Stärke des von den Wirbelströmen erzeugten Drehmomentes laßt sich regeln durch gegenseitige axiale Verstellung von Bremstrommel und Topfmagnet. Zu diesem Zweck ist die Lagerung des Topfmagneten in einer Schlittenführung 15 in Richtung der Motorenachse verstellbar mittels einer durch das Handrad 16 betätigten Schraubspindel. Die axiale Länge der Polschuhzinnen ist der größten Eintauchtiefe der Bremstrommel angepaßt.

Je tiefer die Bremstrommel in den Luftspalt eingeführt wird, um so mehr Kraftlinien werden geschnitten, wobei eine entsprechend größere Leistung aufzuwenden ist, die der Motor zu liefern hat.

Das vom Motor abgegebene Drehmoment wird gemessen, indem so viel Gewichte auf die Waagschalen gelegt werden, bis die Waage in die Gleichgewichtslage einspielt.

Bei Inbetriebnahme ist der Schlitten 15 durch die Kurbel 16 bis zum Anschlag 17 zurückzudrehen und die Waage zu entarretieren. Auf der Achse des zu prüfenden Motors wird die Bremstrommel 5 befestigt. Die Auflagestellen des Motorhalters 6 sind so einzustellen, daß bei aufgelegtem und laufendem Motor die Trommel, ohne zu streifen, in den ringförmigen Luftspalt eingeführt werden kann, was bei Vorwärtsbewegung des Schlittens 15 mit der Kurbel 16 geprüft wird. Ist die Auflagerung für den Motor einmal ■ eingestellt, dann müssen alle Motoren mit den gleichen äußeren Abmessungen ohne weiteres passen. Der Motor wird durch die 8s Platte 19 festgeklemmt. Der Topf elektromagnet wird nun erregt und die Waage auf die Nullstellung eingestellt. Nachdem der Motor eingeschaltet ist, wird die gewünschte Belastung durch Einstellen der Eintauchtiefe go der Wirbelstrombahn durch Drehen der Kurbel 16 eingestellt. Die Drehzahl des Motors wird zweckmäßigerweise mit einem Stroboskop abgelesen.

Abb. 4 zeigt in gleicher Weise wie Abb. 3 im Seitenriß eine andere Art der Ausführung der zinnenartig ausgebildeten Polschuhe, um längs des Umfangs des ringförmigen Luftspaltes eine ungleichmäßige Kraftlinienverteilung zu erreichen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wirbelstrombremse mit einem nach Art einer Lei stungswaage verdrehbar gelagerten Ständer zur Einstellung und Messung des Drehmomentes für die serienmäßige Prüfung von Kleinmotoren, da-

■ durch gekennzeichnet, daß das induzierende Magnetsystem aus zwei konzen- 11 ο trisch zueinander angeordneten Polkränzen besteht, die einen koaxial zur Welle des Prüfmotors verlaufenden ringförmigen Luftspalt bilden, in dem als Wirbelstrombahn ein leitender Zylinder mit regelbarer Eintauchtiefe angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Welle des Motors zu kuppelnde Teil der leitende Zylinder ist und der Motor samt leitendem Zylinder einerseits und das Magnetsystem andererseits relativ zueinander

in einer Schlittenführung axial verschiebbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als induzierendes Magnetsystem ein Topfmagiu-t dient und die den ringförmigen Luftspalt begrenzenden Polschuhe des Topf magneten als einander gegenüberstehende Zinnen ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung eines topfförmigen Elektromagneten das Magnet j och in Schneiden drehbar gelagert und die Erregerwicklung an dem Lagerträger des Magnetjochs befestigt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Erregerwicklung mit zur Welle des Prüfmotors koaxialer Wicklungsachse das Lager des Magnetjochs als Rahmen ausgebildet ist, dessen zur Drehachse des Magnet j ochs parallele Rahmenstücke das Magnet joch derart mit Spiel durchdringen, daß einerseits das Magnetjoch die für die Drehmomeutenmessung erforderliche geringe Drehbewegung auszuführen vermag, andererseits eine relative Verstellung von leitendem Zylinder und Magnetjoch zueinander möglich ist, und zugleich als Träger für die Erregerwicklung dienen.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfmagnet als permanenter Magnet aus hochwertigem Magnetstahl ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen