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Ausgewählte Ausgabe: 7-8-2015 Ansicht: Modernes Layout
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„High-Torque“ oder klassisch? – Permanentmagnet-Bremsen im Vergleich

Permanentmagnet-Bremsen als Haltebremsen mit Notstoppfunktion gehören heute aus guten Gründen zu den am meisten verbreiteten Sicherheitsbremsen in der Robotik und im Maschinenbau. Sie überzeugen durch höchste Drehmomente bezogen auf die Baugröße (Leistungsdichte), einen verschleiß- und restmomentfreien Betrieb, kurze Schaltzeiten und Verdrehspielfreiheit. Damit sind sie bestens geeignet für Servomotoren in den unterschiedlichsten Einsatzbereichen. Bei konventionellem Design der PM-Bremsen gibt es allerdings Grenzen bedingt durch das Wirkprinzip, was z. B. Spannungs- toleranzen oder Betriebstemperaturbereich anbelangt. Permanentmagnetbremsen in „High-Torque“- Technologie bieten hier Vorteile und sind deshalb für anspruchsvolle Anwendungen die richtige Wahl. Typische Beispiele dafür finden sich vor allem bei Outdoor-Anwendungen, z. B. in Windkraftanlagen oder im Sicherheitsbereich.


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Bild 1
Aufbau einer „klassischen“ Permanentmagnetbremse

Permanentmagnet-Bremsen (PM-Bremsen) zum Halten oder für die Not-Stopp-Funktion werden an der Festlagerseite des Motors entweder A- oder B-seitig montiert. Im unbestromten Zustand ist die Bremse geschlossen; der Anker wird vom Permanentmagnetfeld gegen den Stator bzw. das Erregersystem gezogen (Bild 1). Im bestromten Zustand entsteht ein elektromagnetisches Feld, das die Anziehungskraft der Permanentmagnete aufhebt und so den Anker durch die Zugkraft der Federn zwischen Anker und Flanschnabe vom Erregersystem löst. Die Bremse lüftet. Durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Anker, Nabe und Welle ist die PM-Bremse spielfrei. Außerdem überzeugt sie vor allem durch ihre kompakten Abmessungen und ihr vergleichsweise geringes Gewicht. Die Leistungsdichte ist dank der Permanentmagnete doppelt so hoch wie beispielsweise bei Federdruckbremsen (FD) üblich.
Da der Anker vollständig durch die Feder gelüftet wird, gibt es anders als bei FD-Bremsen auch keinen Abrieb. Bei dieser entsteht immer ein Anlaufverschleiß, da sich bei Drehzahlerhöhung erst ein Luftpolster zwischen Belag und Reibflächen aufbauen muss. PM-Bremsen mit ihrer Reibpaarung Stahl/Stahl sind zudem sehr temperaturstabil und haben über den gesamten Temperaturbereich ein garantiert hohes Drehmoment, während bei FD-Bremsen der organische Reibbelag mit Änderungen des Reibwerts und erhöhtem Verschleiß auf Temperaturerhöhung reagiert.

Die Grenzen des bisherigen Magnetkreises

Der Betriebstemperaturbereich ist allerdings auch bei PM-Bremsen nicht für alle Anwendungen ausreichend, was mit dem normalerweise üblichen Aufbau des Magnetkreises zusammenhängt.

Bild 2 Magnetischer Fluss einer konventionellen PM-Bremse bei bestromter und unbestromter Spule

Bild 2
Magnetischer Fluss einer konventionellen PM-Bremse bei bestromter und unbestromter Spule

Bild 2 zeigt den magnetischen Fluss einer konventionellen PM-Bremse bei bestromter und unbestromter Spule.

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Autoren

Dipl.-Ing. (FH)  Jörg Heilmann

Global Key Account Manager, Kendrion
Kontakt:
Kendrion GmbH
Industrial Drive Systems
Wilhelm-Binder-Straße 4–6
78048 Villingen-Schwenningen
Tel.: 0 77 21/8 77–0
Fax: 0 77 21/8 77–14 62
E-Mail: sales-ids@kendrion.com
www.kendrion.de

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