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Kendrion10214articles techniques

Les deux printemps et freins à aimants permanents sont justifiées. Mais lequel est le bon pour l'application particulière? Depuis quand le choix très différents aspects à prendre en considération, l'utilisateur devrait s'appuyer sur des avis d'experts. Ensuite, il est bien sûr un avantage si le fabricant de freins consultatif a deux principes actifs dans le programme et conseille sans intérêt. La contribution de Kendrion montre que le frein n'est pas le même frein.


Kendrion20214En fonction des conditions d'utilisation, une distinction est tout d'abord établie entre le frein de maintien et le frein de travail. Le frein de maintien a pour tâche de maintenir les charges à l'arrêt. La décélération du mouvement est prise en charge par l'entraînement. Seulement en cas d'erreur, z. Comme en arrêt d'urgence, le frein de maintien effectue un travail de freinage pour arrêter le système, puis le maintenir au repos. En revanche, le frein de travail a pour tâche de détruire l'énergie cinétique et de maintenir le système à l'arrêt en toute quiétude. Les domaines d’application typiques (figure 1) pour le maintien et le fonctionnement des freins se trouvent dans les ascenseurs, les monorails et les éoliennes ainsi que dans la robotique et la construction mécanique.

L'utilisation des freins de travail devient de plus en plus obsolète, car les commandes et les commandes modernes peuvent faire face au freinage en toute sécurité et fonctionnent également sans usure. Les applications dans lesquelles des freins de travail sont utilisés fonctionnent avec des freins à ressorts, car les systèmes de friction organiques utilisés ici - similaires aux plaquettes de frein de la voiture - sont bien adaptés pour fournir un travail global élevé sur la durée de vie disponible. Pour la partie numériquement importante des applications de frein de maintien, des freins à aimant permanent et à ressort sont utilisés. Ici, l'utilisateur n'a que l'embarras du choix, comme dans bien d'autres domaines également. Il doit décider quel principe fonctionnel convient le mieux à son application. Les deux ont des propriétés caractéristiques qui les prédestine pour les différents domaines d'application.

Deux principes d'action - propriétés différentes

Kendrion40214Pour les deux types de freins, ils sont fermés lorsqu'ils sont hors tension. Il s’agit de freins de sécurité: en cas de panne de courant ou de panne de secteur, telle qu’une rupture de ligne, le système est gardé en sécurité. En outre, il existe des différences fondamentales. Dans le frein à pression à ressort, qui est généralement monté sur le côté B d'un moteur électrique, appuyez sur les ressorts à l'état non alimenté contre le disque d'induit du frein. Les garnitures de friction du rotor, reliées par une denture à l'arbre du moteur, sont serrées entre ce disque d'induit et la surface de montage du frein du côté arrière du moteur. Si la bobine du frein est mise sous tension, un champ magnétique se crée qui attire le disque d'induit et libère ainsi le rotor avec les garnitures de friction. Le frein est relâché.

Par contre, dans le principe de fonctionnement "à aimant permanent", à l'état hors tension, l'armature ou le rotor est entraîné par le champ magnétique permanent contre le stator ou le système d'excitation. À l'état activé crée un champ électromagnétique qui annule l'attraction des aimants permanents et résout ainsi l'ancrage par la force de traction des ressorts entre l'armature et le moyeu à bride du système excitateur. Le frein est relâché. En raison de la connexion non positive entre l'armature, le moyeu et l'arbre, le frein à aimant permanent est sans jeu. Cependant, il est nécessaire de respecter les conditions d'installation définies afin de garantir un intervalle d'air défini dans le moteur.

Freins à aimants permanents

Kendrion50214Ces deux principes d'action avec leurs couples de friction différents, acier / acier pour le frein à aimant permanent et garnitures de friction organiques / acier pour le frein à ressorts, donnent des caractéristiques essentielles définies qui permettent des applications typiques pour les deux types de freins: Les freins à aimant permanent (PE) conviennent bien aux servomoteurs , par exemple dans la technologie de manutention et la robotique. Ici, ils convainquent avant tout par leurs dimensions compactes et leur poids relativement faible. Grâce aux aimants permanents, la densité de puissance est deux fois supérieure à celle des freins à ressort (FD). Mais pour d'autres raisons également, la préférence sera donnée aux freins légers, dynamiques, et pratiquement sans abrasion en robotique.

La résistance à l'abrasion du frein PE est assurée par le principe de fonctionnement du frein. L'ancre est entièrement libérée par le printemps. Dans le cas du frein FD, une usure au démarrage se produit, car un coussin d'air doit d'abord se former entre la garniture et les surfaces de friction lorsque la vitesse augmente. Cette usure peut être causée par des accélérations du disque de friction, z. B. augmenter l'accélération due à la gravité dans une disposition verticale de l'entraînement ou par des forces centrifuges lors de la rotation des pales du rotor d'une éolienne. Ici, une seule garniture de friction est généralement affectée.

Lorsqu'il est utilisé comme un simple frein de maintien avec fonction d'arrêt d'urgence, le frein PE se comporte différemment du frein FD. En raison de sa construction, le frein PE est exempt de couple résiduel. Il n'y a qu'une abrasion aux arrêts d'urgence. En fonctionnement, l'armature est entièrement relâchée par le ressort. Au contraire, le frein FD a un couple de démarrage, ce qui entraîne une certaine usure à chaque démarrage. Pour aggraver les choses, l'usure susmentionnée due aux forces d'accélération s'est ajoutée. Souvent, cette usure supplémentaire ne peut pas être déterminée avec précision, car généralement, un seul côté du frottement est affecté.

Une autre différence réside dans le comportement sur la plage de température. Les freins PE sont très stables en température et ont un couple élevé garanti sur toute la plage de température. La situation est différente avec les freins FD. Ici, la stabilité en température est essentiellement influencée par la composition de la garniture de friction organique. Ceci peut être comparé à un pneu de voiture, qui est également développé pour différentes conditions d'utilisation. Tout comme un pneu Formula 1 ne peut pas être utilisé en hiver, il en va de même pour certaines plaquettes de frein organiques.

Avec un coefficient de frottement élevé, la garniture a une bonne adhérence, des couples élevés sont atteints, mais la garniture s'use très rapidement. Pour les garnitures de freins FD, cela signifie que: les garnitures à coefficient de frottement élevé présentent une chute plus importante sur toute la plage de température et, dans certains cas, ne produisent que la moitié du couple à 120 ° ou -40 ° C. En général, on peut dire que les freins FD atteignent soit de très bons couples, mais qu’ils ne sont pas aussi stables en température, ou que le coefficient de frottement est comparativement inférieur avec un revêtement stable en température. Il convient toutefois de souligner que, dans une plage de température donnée, le couple du frein FD peut être réglé très précisément sur le couple spécifié par le client dans le processus de conception.

Frein à ressort tout-terrain

Kendrion60214Les entraînements de levage et de déplacement avec une énergie de freinage élevée et un couple de freinage défini, c'est-à-dire une décélération contrôlée pendant un arrêt d'urgence, ne peuvent pas être actionnés par PE. En outre, de nombreuses applications ne nécessitent pas une dynamique et une densité de puissance élevées. Les grues, les convoyeurs suspendus ou les volets roulants fournissent des exemples typiques. En cas de chute, le frein doit freiner, si nécessaire, fournissez des valeurs de décélération élevées par frein pendant l'arrêt d'urgence et maintenez le poids de manière fiable. Le temps de commutation et la densité de puissance ne jouent qu'un rôle mineur. Le travail de freinage élevé n’est pas un problème pour les garnitures de friction organiques des freins à ressorts et elles peuvent également être utilisées en tant que frein de travail si nécessaire.

De plus, le moment d'inertie est inférieur à celui des freins à aimants permanents en raison du poids relativement faible du disque de friction. De plus, les moteurs conformes aux normes CEI sont généralement utilisés dans ces applications, où les freins à ressort peuvent être montés facilement et rapidement. Le frein, qui est moins complexe que les freins à aimants permanents, reste généralement facilement accessible. Par conséquent, quiconque peut utiliser un moteur standard standard à faible coût dans une application aura normalement recours à un frein à ressort. Pour l'application respective, z. En ce qui concerne une certaine plage de température de fonctionnement, une application optimisée sur la garniture de friction peut être sélectionnée.

Le frein FD peut être bien ajusté au couple souhaité avec une tolérance relativement petite, étant donné le choix approprié de la garniture de friction organique et de la conception des ressorts. De plus, si la plage de température est encore relativement petite, le couple peut être maintenu bien au-dessus de cette plage. En outre, les freins à ressorts ne se sont pas encore arrêtés: avec les nouveaux freins Cobra de Kendrion 80, il est possible d'obtenir un couple supplémentaire, soit une durée de vie trois fois supérieure à celle des solutions disponibles dans le commerce. En réduisant la puissance du lecteur, la consommation d'énergie est réduite d'un tiers. Il y a moins de chaleur, ce qui réduit le vieillissement des composants.
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