Elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren lassen sich sehr gut in ihrer Drehzahl steuern. Um die an sich schon gute Steuerbarkeit zu verbessern, ist es bekannt, mechanische Brem- sen vorzusehen, die über eine Elektromagnet-Anordnung gelöst bzw. gelüftet werden können. Während des Betriebes des Elektro- motors bestromt man eine Erregerspule der elektromagnetisch be- tätigten, mechanischen Bremse zusammen mit dem Elektromotor, so daß die Bremse gelüftet wird bzw. ist. Im unbestromten Zustand wird der Elektromotor aufgrund einer bremsend wirkenden Feder- kraft festgehalten.

Weiterhin ist es bekannt, Elektromotoren an einem Wechsel-bzw.

Drehstromnetz zu betreiben. Bei Verwendung einer mit Gleich- strom zu betreibenden Erregerspule werden daher Umrichter bzw.

Gleichrichter eingesetzt. Wegen der weltweit unterschiedlichen Betriebsspannungen von Wechsel-bzw. Drehstromnetzen wird eine große Typenvielfalt von Erregerspulen hergestellt und vertrie- ben. Für jeden Typ gibt es wiederum einen oder mehrere Typen von Gleichrichtern, die mit der Erregerspule kombinierbar sind.

Bei der Installation einer elektromagnetisch betätigbaren, me- chanischen Bremse unterlaufen häufig Fehler infolge einer

falschen Kombination eines Gleichrichters mit einer Erreger- spule und mit anderen Bestandteilen der Bremse. Die Folge sind Fehlfunktionen und Defekte der Erregerspule und/oder des Gleichrichters. Darüber hinaus wird bei Defekten häufig nur entweder die Erregerspule oder der Gleichrichter ausgetauscht.

Dabei wird teilweise übersehen, daß das jeweils andere Teil in- folge des Defekts ebenfalls nicht mehr funktionstüchtig ist.

Ebenso wie bei der Neuinstallation der Bremse kommt es auch vor, daß versehentlich ein anderer als der defekte Typ des Gleichrichters bzw. der Erregerspule nachinstalliert wird. Aus diesem Grund kann das nachinstallierte Teil und/oder das nicht ausgewechselte Teil unmittelbar nach der Installation funk- tionsuntüchtig werden.

Zusätzlich zu einem Gleichrichter können weitere Schaltungsbau- teile vorgesehen sein, die dem Zuführen eines Erregerstroms zu der Erregerspule dienen. Insbesondere bei Verwendung von einer Erregerspule, die an einem Wechsel-oder Drehstromnetz betreib- bar ist, kann auf einen Gleichrichter verzichtet werden. Jedoch werden auch in diesem Fall üblicherweise Schaltungsbauteile zum Zuführen, insbesondere zum Steuern, eines Erregerstroms zu der Erregerspule verwendet. Auch hierbei ist jedoch auf die rich- tige Kombination der Schaltungsanordnung zum Zuführen eines Erregerstroms mit der Erregerspule und mit weiteren Bauteilen der Bremse zu achten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetisch betätig- bare, mechanische Bremse für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor, dahingehend weiterzubilden, daß eine möglichst leichte und hinsichtlich der Kombination von Bautei- len richtige Installation erreicht ist. Weiterhin soll eine La- gerhaltung von Bauteilen für die Bremse einfach und übersicht- lich sein.

Die Aufgabe wird durch eine Bremse mit den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche.

Bei der erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren, me- chanischen Bremse für einen Elektromotor ist eine Erregerspule zur elektromagnetischen Betätigung der Bremse, insbesondere zum Lösen der Bremse, vorgesehen. Desweiteren ist eine Schaltungs- anordnung zum Zuführen eines Erregerstroms zu der Erregerspule vorgesehen. Die Erregerspule und die Schaltungsanordnung sind gemeinsam in eine bautechnische Einheit integriert. Vorzugs- weise sind in die bautechnische Einheit weitere Bauteile der Bremse, wie z. B. Druckfedern zum Erzeugen einer Bremskraft in- tegriert. Durch die Integration in eine bautechnische Einheit sind Fehlkombinationen nahezu ausgeschlossen. Beispielsweise kann die äußere Form der bautechnischen Einheit so gestaltet werden, daß nur eine Kombination mit geeigneten weiteren Bau- teilen der Bremse möglich ist. Als weitere Bauteile kommen hier insbesondere mit Reibflächen versehene Scheiben einer Scheiben- bremse in Frage, die durch die Erregerspule betätigbar sind.

Die Lagerhaltung kann aufgrund der Erfindung wesentlich verein- facht werden, da nunmehr anstelle von mindestens zwei Bautei- len, nämlich der Erregerspule und der Schaltungsanordnung, nur noch eine bautechnische Einheit auf Lager gehalten werden muß.

Dadurch müssen keine aufwendigen Listen mehr geführt werden, aus denen die richtige Kombination der Bauteile entnommen wer- den kann. Weiterhin sind sowohl die Neuinstallation als auch die Nachinstallation der Bauteile vereinfacht. Aus diesem Grund kann die Arbeitszeit eines Monteurs erheblich verkürzt werden.

Die Bauteile können bereits vorher beispielsweise automatisch und serienmäßig zusammengesetzt werden.

Vorzugsweise weist die bautechnische Einheit einen einstückigen Träger auf, der sowohl die Erregerspule als auch die Schal- tungsanordnung trägt. Bevorzugtermaßen ist der Träger so ausge- bildet, daß die Bauteile nach der Fertigstellung der bautechni- schen Einheit nicht mehr oder nur noch mit großem Aufwand oder mit Hilfe von Spezialwerkzeug von dem Träger lösbar sind. Durch einen einstückigen Träger können die Konstruktion und auch die Herstellung der bautechnischen Einheit vereinfacht werden.

Durch die Unlösbarkeit der Bauteile von dem Träger bzw. bei er-

schwerter Lösbarkeit ist eine Fehlkombination von Bauteilen na- hezu ausgeschlossen.

Bei einer Weiterbildung umfaßt der Träger ein Gehäuse, das vor- zugsweise aus Metall, insbesondere aus Grauguß oder Aluminium- Druckguß, besteht. Diese Materialien gewährleisten eine gute thermische Leitfähigkeit, so daß lokale Überhitzungen vermieden werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei länger anhaltendem Betrieb eines Elektromotors die Erregerspule Wärmeverluste produziert. Ein einstückiges Gehäuse ist aber in jedem Fall so auslegbar, daß eine gleichmäßige Temperaturver- teilung und ein guter Wärmeübergang an umgebende Bauteile oder die Umgebungsluft gewährleistet ist.

Bei einer Weiterbildung ist der Träger aus Kunststoff gefer- tigt. Durch einen Kunststoffträger lassen sich Gewicht und Ma- terialkosten einsparen.

Zur Vermeidung einer Überhitzung der Schaltungsanordnung, die insbesondere temparaturempfindliche Halbleiterbauteile auf- weist, ist die bautechnische Einheit vorzugsweise derart ausge- bildet, daß der thermische Übergangswiderstand zwischen der Schaltungsanordnung und der Erregerspule sowohl wesentlich grö- ßer als der thermische Übergangsswiderstand zwischen der Schaltungsanordnung und dem Träger als auch wesentlich größer als der thermische Übergangswiderstand zwischen der Erreger- spule und dem Träger ist. Auf diese Weise können sowohl die Er- regerspule als auch die Schaltungsanordnung Wärme an den Träger abgeben. Bei einer Weiterbildung kann die Schaltungsanordnung zusätzlich auf andere Weise Wärme an die Umgebung oder andere Bauteile der Bremse abgeben, d. h., es sind weitere möglichst klein dimensionierte thermische Übergangswiderstände zur Schal- tungsanordnung vorhanden. Insbesondere wird auch die Bewegung des Elektromotors zum Antrieb einer Zwangskonvektion genutzt, durch die die Schaltungsanordnung und/oder die Erregerspule ge- kühlt werden.

Insbesondere zur Vereinfachung der Herstellung einer erfin- dungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren, mechanischen Bremse sind die Erregerspule und die Schaltungsanordnung mit Kunststoff zu einem Block vergossen und/oder mit Kunststoff um- spritzt.

Bei einer Weiterbildung der erfingungsgemäßen Bremse weist diese eine elektrische Verbindung zum Anschluß der Schaltungs- anordnung an eine Stromquelle, insbesondere an ein Wechsel- stromnetz auf, die derart ausgebildet ist, daß ein niedriger thermischer Übergangswiderstand zwischen der Schaltungsanord- nung und einer Stromanschlußleitung herstellbar ist. Die Strom- anschlußleitung ist bei einer Variante dieser Ausgestaltung fest mit der Schaltungsanordnung verbunden. Insbesondere weist die Verbindung eine Wärmekontaktfläche zur Herstellung des niedrigen thermischen Übergangswiderstandes auf, die größer als eine Querschnittsfläche der Schaltungsanordnung ist, wobei die Schaltungsanordnung in geringem Abstand entlang der Wärmekon- taktfläche angeordnet ist. Die Stromanschlußleitung kann so einen wesentlichen Anteil einer Wärmeabfuhr von der Schaltungs- anordnung übernehmen.

Bei noch einer Weiterbildung ist der thermische Übergangswider- stand zwischen der Schaltungsanordnung und der Erregerspule we- sentlich größer als der thermische Übergangswiderstand zwischen der Erregerspule und der Umgebung der bautechnischen Einheit.

So kann, normale Betriebsbedingungen vorausgesetzt, eine Über- hitzung der Schaltungsanordnung vermieden werden.

Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung mit einer Kühlplatte, bevorzugtermaßen aus Aluminium, zur Ableitung von Wärme verbun- den. Insbesondere erstreckt sich die Schaltungsanordnung im we- sentlichen zweidimensional entlang der Kühlplatte. Bei dieser Ausführungsform gewährleistet die Kühlplatte auch die Vertei- lung bzw. den Abtransport von Wärme, die von Leistungsbauteilen der Schaltungsanordnung abzuführen ist.

Günstigerweise ist zwischen der Erregerspule und der Schal- tungsanordnung eine Wärmesperre angeordnet. Bei einer Aus- führungsform besteht die Wärmesperre aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus keramischem Ma- terial. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Materialver- bindung zwischen der Erregerspule und der Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß aufgrund ihrer Abmessungen eine Wärme- sperre bewirkt ist. Insbesondere ist die Materialverbindung brückenartig ausgebildet. Bei geeigneter Ausbildung der Ma- terialbrücke kann ein hoher thermischer Übergangswiderstand zwischen der Erregerspule und der Schaltungsanordnung allein durch diese gewährleistet werden. Bei vielen Anwendungen der erfindungsgemäßen Bremse kann dann auf weitere Maßnahmen der thermischen Entkopplung verzichtet werden.

Nachfolgend werden zur Erläuterung der Erfindung Ausführungs- beispiele anhand von Abbildungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Hierbei zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremse und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.

Im linken Figurenteil der Fig. 1 befindet sich die Wicklung ei- nes Elektromotors, der eine Motorwelle 1 aufweist, die sich ro- tierend in dem Motorgehäuse bewegen kann. Über axiale Verzah- nungen 11,21 ist eine Belagträgerscheibe 2 verdrehfest mit der Motorwelle 1 verbunden. Alle weiteren in Fig. 1 dargestellten Teile ruhen beim Betrieb des Elektromotors. In der gezeigten Darstellung rechts und links von der Belagträgerscheibe 2 sind Reibflächen 3 angeordnet, die zum Abbremsen des Motors von Druckfedern 6 gegen die Belagträgerscheibe 2 gedrückt werden.

Weiterhin soll durch das Andrücken der Reibflächen 3 ein un- beabsichtigtes Rotieren der Motorwelle 1 verhindert werden.

Beim Betrieb des Motors dagegen fließt durch die Erregerspule 5 ein Erregerstrom, der die Bremse 12 lüftet, d. h., die Reib- flächen 3 von der Belagträgerscheibe 2 entfernt. Bei der ge-

zeigten Ausführungsform handelt es sich um eine Scheibenbremse mit einer Gleichstrom-Erregerspule, die jedoch an einem Wech- selstromnetz oder an einer Phase eines Drehstromnetzes be- trieben wird. Aus diesem Grund ist ein Bremsgleichrichter 9 vorgesehen, der die Wechselspannung gleichrichtet. Der Brems- gleichrichter 9 ist über eine Anschlußleitung 10 mit dem Dreh- strom-oder Wechselstromnetz verbunden.

Erfindungsgemäß sind die Erregerspule 5 und der Bremsgleich- richter 9 gemeinsam in eine bautechnische Einheit 13 inte- griert. Die bautechnische Einheit 13 weist ein Gehäuse 4 aus Aluminium-Druckguß auf, das sowohl die Erregerspule 5 als auch den Bremsgleichrichter 9 trägt.

Zur Einbettung in das Gehäuse 4 sind die Erregerspule 5 und der Bremsgleichrichter 9 mit einer Kunststoffmasse 7 ummantelt, die in der Fig. 1 übertrieben dick dargestellt ist. In Wirklichkeit beträgt die Schichtdicke der Kunststoffmasse 7 zwischen der Erregerspule 5 und dem Gehäuse 4 als auch die Schichtdicke zwi- schen dem Bremsgleichrichter 9 und dem Träger 4 wenige Zehntel Millimeter. Aus diesem Grund sind sowohl der thermische Über- gangswiderstand R54 zwischen der Erregerspule 5 und dem Träger 4 als auch der thermische Übergangswiderstand R94 zwischen dem Bremsgleichrichter 9 und dem Träger 4 klein.

Zwischen dem Bremsgleichrichter 9 und der Erregerspule 5 ist eine Wärmesperre 8 aus schlecht wärmeleitendem Material, insbe- sondere aus keramischem Material angeordnet. Der thermische Übergangswiderstand R95 zwischen dem Bremsgleichrichter 9 und der Erregerspule 5 ist daher wesentlich größer als die ther- mischen Übergangswiderstände R54-1 R95' Beim Betrieb der Bremse 12, d. h., wenn ein Erregerstrom durch die Erregerspule 5 fließt, entsteht unter anderem durch ohmsche Verluste Wärme. Die Wärmeproduktion des Bremsgleichrichters 9 ist dagegen vergleichsweise gering. Aus diesem Grund erreicht die Erregerspule 5 eine gegenüber ihrer Umgebung deutlich hö- here Temperatur. Da Bauteile des Bremsgleichrichters 9

temperaturempfindlich sind, wird durch die bereits beschriebe- nen und weitere konstruktive Maßnahmen verhindert, daß der Bremsgleichrichter 9 eine für seine Bauteile gefährlich hohe Temparatur erreicht. Aufgrund der Maßnahmen wird zum einen die in der Erregerspule 5 erzeugte Wärme im wesentlichen vollstän- dig an die Umgebung der Bremse 12 abgeführt und zum anderen der geringe Teil der von der Erregerspule 5 erzeugten Wärme, der auf den Bremsgleichrichter 9 übertragen wird, an die Umgebung abgeführt. Weiterhin wird Wärme, die in dem Bremsgleichrichter 9 erzeugt wird, ebenfalls an die Umgebung abgeführt. Im gezeig- ten Ausführungsbeispiel gelingt dies abgesehen von der bereits beschriebenen Gestaltung der thermischen Übergangswiderstände R54, R94, R95 aufgrund der Anordnung der bautechnischen Einheit 13 im Kühlluftstrom des Elektromotors. Abgesehen davon trägt auch die Anschlußleitung 10 zum Wärmeabtransport von dem Brems- gleichrichter 9 bei.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten im Aufbau der bautechnischen Einheit 23. Anstelle eines einfachen Bremsgleichrichters weist die Bremse 22 eine um Steuerelemente erweiterte Schaltungsanordnung auf. Diese Steuerschaltung 19 enthält besonders tempera- turempfindliche Bauteile. Aus diesem Grund sind gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 weitergehende Maßnahmen zum Schutz vor Überhitzung getroffen. So weist die bautechnische Einheit 23 unmittelbar an der Steuerschaltung 19 eine Kühlplatte 16, vorzugsweise aus Aluminium, auf. Die Kühlplatte 16 garantiert eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Erstreckung der Steuerschaltung 19 und einen guten Wärmeabtransport von der Steuerschaltung 19.

Da der Wärmeübergang von festen Materialien auf umgebende Luft im allgemeinen schlecht ist, ist auf der anderen Seite der Steuerschaltung 19 ein Steckverbinder 25 vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß über ihn Wärme gut auf die Anschlußleitung 10 übertragbar ist. Hierzu weist der Steckverbinder 25 eine große Wärmekontaktfläche auf, die größer als die Querschnitts-

fläche der entlang dem Steckverbinder 25 angeordneten Steuer- schaltung 19 ist.

Ebenfalls im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausfüh- rungsform weist die bautechnische Einheit 23 einen Kunst- stoffträger 14 auf, der die Erregerspule 5 und die Steuer- schaltung 19 trägt. Der Kunststoffträger 14 wird vorzugsweise im Gußverfahren hergestellt. Dabei werden zunächst die Erreger- spule 5, die Kühlplatte 16 und der Steckverbinder 25 miteinan- der verbunden. Wegen der Temparaturempfindlichkeit ihrer Bau- teile wird die Steuerschaltung 19 erst nachträglich einge- bracht.

Zur thermischen Isolierung der Steuerschaltung 19 von der Er- regerspule 5 weist der Kunststoffträger 14 eine Kunststoff- brücke 18 auf, die eine geringe Materialstärke hat. Im Bereich der Erregerspule 5 ist eine Ummantelung 17 vorgesehen, die bei- spielsweise ebenfalls aus Kunststoff oder aus Metall besteht.

Zum Auswechseln der Erregerspule 5 und/oder der Steuerschaltung 19 ist entweder die gesamte bautechnische Einheit 23 inklusive Ummantelung 17 oder nur der Kunststoffträger 14 zusammen mit den von ihm getragenen Bauteilen zu ersetzen. In letzterem Fall wird durch unterschiedliche Gestaltung der Außenkonturen der Ummantelung bei unterschiedlichen Typen von Bremsen garantiert, daß nur ein passend formnegativ gestalteter Kunststoffträger mit den richtigen Typen einer Erregerspule und einer Steuer- schaltung ersetzt wird.

Bei weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung können Merkmale der beiden Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Bremsgleichrichter gemäß Fig. 1 anstelle einer Steuerschaltung gemäß Fig. 2 vorge- sehen werden.

Aufgrund der Erfindung wird die Anzahl von Bauteilen verrin- gert, die weltweit für die Installation elektromagnetisch betä- tigbarer, mechanischer Bremsen gelagert und vertrieben werden.

Außerdem wird durch die Integration der Erregerspule und der

Schaltungsanordnung zum Zuführen des Erregerstroms in eine bau- technische Einheit eine falsche Kombination von Bauteilen ver- mieden. Dadurch sind eine schnelle und betriebssichere In- stallation und Reparatur sichergestellt.

Bezuqszeichenliste 1 Motorwelle 2 Belagträgerscheibe 3 Reibfläche 4 Gehäuse 5 Erregerspule 6 Druckfeder 7 Kunststoffmasse 8 Wärmesperre 9 Bremsgleichrichter 10 Anschlußleitung 11 axiale Verzahnung 12 Bremse 13 bautechnische Einheit 14 Kunststoffträger 16 Kühlplatte 17 Ummantelung 18 Kunststoffbrücke 19 Steuerschaltung 21 axiale Verzahnung 22 Bremse 23 bautechnische Einheit 25 Steckverbinder R54 thermischer Übergangswiderstand Erregerspule-Träger R5U thermischer Übergangswiderstand Erregerspule-Umgebung R94 thermischer Übergangswiderstand Schaltungsanordnung- Träger R95 thermischer Übergangswiderstand Schaltungsanordnung- Erregerspule Rqin thermischer Übergangswiderstand Schaltungsanordnung- Anschlußleitung