Электромеханический тормоз электродвигателя

 

Использование: в электроприводах для торможения рабочих органов и удержания их и заторможенном состоянии. Электромеханический тормоз содержит электромагнитный привод, состоящий из постоянного магнита, обмотки и магнитопровода тормозного узла, состоящего из закрепленного на валу 6 тормозного диска д 8 15 с якорем. Якорь выполнен из отдельных сегментов 8. На сегментах 9 и 10 выполнены выступы 11, а на тормозной поверхности магнитопровода - углубления. Сегменты с выступами выполнены более жесткими, чем сегменты без выступов, либо при разомкнутом состоянии тормоза они расположены дальше от тормозной поверхности магнитопровода, чем сегменты без. выступов. Боковые поверхности сегментов 15 покрыты антифрикционным материалом. Изобретение позволяет повысить надежность работы фрикционного узла и увеличить тормозной момент за счет равномерного контакта фрикционных поверхностей якоря и магнитопровода, а также за счет последовательного притяжения сегментов к тормозной поверхности магнитопровода: сначала сегменты без выступов, а потом с выступами. 3 з. п. ф-лы, 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

02.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875469/07 (22) 17.10.90 (46) 15.01.93. Бюл. N 2 (71) Бишкекский политехнический институт (72) И,В.Бочкарев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 11220066889977, кл. Н 02 К 7/102, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1450043,,кл. Н 02 К 7/102, 1987. (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ TOPMQ3

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: в электроприводах для торможения рабочих органов и удержания их в заторможенном состоянии.

Электромеханический тормоз содержит электромагнитный привод, состоящий из постоянного магнита, обмотки и магнитопровода тормозного узла, состоящего из закрепленного на валу 6 тормозного диска

Я2 1788557 А1 (s»s Н 02 К 7/102, F 16 0 13/64

15 r. якорем. Якорь выполнен из отдельных сегментов 8. На сегментах 9 и 10 выполнены выступы 11, а на тормозной поверхности магнитопровода — углубления. Сегменты с выступами выполнены более жесткими, чем сегменты без выступов, либо при разомкнутом состоянии тормоза они расположены дальше от тормозной поверхности магнитопровода, чем сегменты без выступов. Боковые поверхности сегментов 15 покрыты антифрикционным материалом. Изобретение позволяет повысить надежность работы фрикционного узла и увеличить тормозной момент за счет равномерного контакта фрикционных поверхностей якоря и магнитопровода, а также за счет последовательного притяжения сегментов к тормозной поверхности магнитопровода: сначала сегменты без выступов, а потом с выступами, 3 з. п, ф — лы,4 ил.

1788557

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных электроприводах, в частности для комплектации электродвигателей, используемых для привода механизма, нормальное функционирование которых предусматривает остановку рабочих органов в регламентируемое время и удержание их в заторможенном состоянии, Известны электромеханические тормоза электродвигателей, содержащие электромагнитный привод, состоящий из постоянного магнита и растормаживающего электромагнита и с магнитопроводом и обмоткой, и.фрикционный тормозной узел, состоящий и=- тормозного диска, жестко закрепленного на валу электродвигателя, и дискового якоря, закрепленного на тормозном диске посредством упругих элементов.

Дисковый якорь под действием магнитного поля постоянного магнита притягивается к магнитопроводу, Создается тормозной момент, передаваемый через тормозной диск на вал электродвигателя..

Недостатком данных тормозов является низкая надежность работы их фрикционного узла, а также низкий тормозной момент, Это обусловлено следующим. вследствие технологического разброса при изготовлении деталей фрикционного узла и магнитопровода растормаживающего электромагнита, а также определенных неточностей сборки тормоза якорь прижимается при замкнутом тормозе к магнитопроводу не всей своей фрикционной поверхностью.

За счет этого площадь фрикционной пары уменьшается, что приводит к неравномерному износу и нагреву элементов фрикционного узла. Последнее приводит к короблению этих элементов, вызывающее увеличение неравномерности распределения давления от поверхности трения, появления еще большей неравномерности распределения температур и увеличению износа, Кроме того, неравномерный контакт фрикционных поверхностей приводит к изменению среднего радиуса действия силы трения, а также к увеличению потоков рассеяния постоянного магнита. Последнее обуславливает уменьшение величины магнитного потока, замыкающегося по якорю, за счет чего уменьшается осевое усилие притяжения якоря к магнитопроводу. Наряду с этим, увеличение нагрева может вызвать изменения коэффициента трения.

Все это приводит к уменьшению величины тормозного момента М на валу, который равен

Мт=Ктр Rcp

20

25, ние надежности электромеханического тор30

50

5

40 где Ктр — коэффициент трения;

Rcp — средний радиус действия силы трения;

P — осевое усилие прижатия якоря к магнитоп роводу.

Известен также электромеханический тормоз электродвигателя, содержащий электромагнитный привод, состоящий из постоянного магнита и растормаживающего электромагнита, и фрикционный тормозной узел, состоящий из тормозного диска, жестко закрепленного на валу электродвигателя, и аксиально подвижного дискового якоря, закрепленного на тормозном диске, Недостатком данного тормоза, как и у описанных выше аналогов является низкая надежность работы фрикционного узла, обусловленная неравномерностью распределения давления по поверхности трения. а также тормозной момент, обусловленный неравномерным контактом в фрикционной паре, и, соответственно, уменьшением осевого усилия торможения.

Целью изобретения является повышемаза и увеличение тормозного момента.

Поставленная цель достигается тем, что в электромеханическом тормозе электродвигателя, содержащем электромагнитный привод, состоящий из постоянного магнита и растормаживающего электромагнита, и фрикционный тормозной узел, состоящий из тормозного диска, жестко закрепленного на валу электродвигателя, и аксиально подвижного якоря, закрепленного на тормозном диске, якорь выполнен составным из отдельных сегментов, установленных с возможностью независимых перемещений относительно друг друга, Боковые поверхности сегментов могут быть покрыты антифрикционным материалом, а тормозной диск выполнен в виде упругой многолучевой звезды, основание которой закреплено на валу. а ее концы — к сегментам якоря. По меньшей мере два симметричных относительно оси вала сегмента снабжены выступами, а на тормозной поверхности магнитопровода растормаживающего электромагнита выполнены углубления с возможностью взаимодействия с выступами, причем при разомкнутом положении тормоза величина воздушного зазора h> между магнитопроводом и сегментами, имеющими выступы, удовлетворяет соотношению где д — величина воздушного зазора между магнитопроводом и сегментами без выступов.

1788557

В предлагаемом тормозе под действием магнитного поля постоянного магнита сегменты якоря прижимаются к торцу магнитопровода независимо друг от друга, что позволяет каждому сегменту принять такое положение, при котором площадь контактирования будет максимальной. Это обеспечивает как равномерное распределение давления по поверхности трения, так и максимально возможную силу из сжатия, Последнее объясняется тем, что в этом случае величина магнитного потока постоянного магнита, замыкающегося по якорю, будет максимальной, Все это значительно повысит надежность работы фрикционного узла и увеличит тормозной момент, причем наличие антифрикционного покрытия на боковых поверхностях сегментов исключает возможность их заедания относительно, друг друга, а выполнение тормозного диска в виде упругой многолучевой звезды упрощает конструкцию фрикционного узла.

В случае выполнения на нескольких сегментах выступов последние заходят в углубление магнитопровода, за счет чего резко увеличивается тормозной момент. Поскольку линейное перемещение сегментов, снабженных выступами. больше, чем у остальных сегментов, то при отключении растормаживающего электромагнита от сети сначала к магнитопроводу прижимаются сегменты без выступов, обеспечивая начальное торможение вала, и лишь затем, после уменьшения частоты вращения вала, в торможении примут участие выступы на сегментах, которые будут заходить в углубления, Это также повышает как величину тормозного момента, так и надежность работы фрикционного узла.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электромеханический тормоз, продольный разрез; на фиг. 2 — то же в рабочем режиме при расторможенном роторе; на фиг. 3— якорь с тормозным диском. вид со стороны его фрикционной поверхности; на фиг, 4— вид фиг. 3 с противоположной стороны.

Тормоз содержит электромагнитный привод, состоящий из постоянного магнита

1 и растормаживающего электромагнита, содержащего магнитопровод 2 и обмотку 3.

Магнитопровод 2 установлен на фланце 4 электродвигателя. Фрикционный тормозной узел состоит из тормозного диска 5, жестко закрепленного на валу 6 электродвигателя, и якоря 7, закрепленного на тормозном диске 5.

Якорь 7 выполнен составным из отдельных сегментов 8, установленных с возможностью независимых аксиальных перемещений относительно друг друга, На

55 двух сегментах 9, 10 выполнены выступы

11 сферической формы, а в магнитопроводе 2 — углубления 12, Тормозной диск 5 выполнен в виде упругой мембраны, имеющей форму многолучевой звезды, основание 13 которой закреплено на валу 6, а концы лучей 14 — к сегментам 8. Лучи 14, на которых закреплены сегменты 9, 10 с выступами 11 отогнуты относительно остальных лучей таким образом, что при разомкнутом тормозе воздушный зазор д между магнитопроводом 2 и сегментами 9, 10 больше, чем воздушный зазор дг между магнитопроводом 2 и сегментами 8 без выступов, т. е. 0> > д, Боковые поверхности 15 сегментов 8 покрыты антифрикционным покрытием.

Тормоз работает следующим образом.

При отключенном электродвигателе и отсутствии тока в обмотке 3 магнитный поток постоянного магнита 1 притягивает якорь 7 к магнитопроводу 2 и за счет сил трения к валу 6 прикладывается тормозной момент. При этом выступы 11 расположены в углублениях 12 и обеспечивают дополнительное стопорение вала 2. Поскольку сегменты 8 якоря 7 прижимаются к магнитопроводу 2 независимо друг отдруга, то это позволяет занять каждому сегменту такое положение, при котором площадь контактирования будет максимальной. Это обеспечивает как равномерное распределение давления по поверхностям трения, так и максимальную силу притяжения якоря 7 к магнитопроводу 2, т. к. в этом случае величина замыкающегося по якорю

7 магнитного потока постоянного магнита

1 будет максимальной. При этом наличие антифрикционного покрытия на боковых поверхностях сегментов исключает возможность их заедания относительно друг друга.

При включении электродвигателя одновременно подается напряжение на обмотку

3 и растормаживающйй электромагнит создает магнитный поток, равный по величине и направленный встречно магнитному потдку постоянного магнита 1. За счет этого сила притяжения якоря 7 к магнитопроводу 2 уменьшается. Одновременно с этим на вал

6 начинает действовать пусковой момент электродвигателя и сферические выступы

11 начинают выдавливаться из углублений

12. За счет этого, а также под действием упругой мембраны 5 якорь 7 отходит от магнитопровода 2, причем сегменты 9 и 10 якоря 7 отходят на расстояние д, а остальные сегменты — на расстояние др < д . Последнее обеспечивается тем, что лучи 14 мембраны

5, соединенные с сегментами 9 и 10, в исход1788557 ном состоянии отогнуты по сравнению с плоскостью остальных лучей на величину, равную (д — д ), Вал 6 растормаживается и может свободно вращаться до тех пор, пока обмотка 3 остается под напряжением. При 5 отключении электродвигателя и снятия напряжения с обмотки 3 магнитный поток постоянного магнита 1, преодолевая усилие мембраны 5, начинает притягивать якорь 7 к магнитопроводу 2. Величина начального 10 тягового усилия, действующего на сегменты якоря 7, определяется величиной магнитного потока постоянного магнита 1, которая в значительной степени зависит от величины воздушного зазора д на его пути, Т. к. 15 дг < 6>, то усилие, действующее на сегменты, не имеющие выступов, обеспечивается большим, чем на сегменты с выступами 11.

За счет этого сегменты без выступов первыми притягиваются до упора к магнито- 20 проводу 2 и начинают затормаживать вал

6. Затем через определенный промежуток времени, определяемый Соотношением величин h> и д, а также соотношением сил жесткости различных лучей 14 мемб- 25 раны 5, к магнитопроводу 2 начинают притягиваться сегменты 9 и 10 с выступами 11, Последние будут заходить в углубления 12, обеспечивая ускорение торможения вала 6 и повышая надежность его фиксации в за- 30 торможенном положении, Предлагаемый электромеханический тормоз имеет повышенную надежность работы фрикционного узла и больший тормозной момент по сравнению с известной 35 конструкцией тормоза. Это обеспечивается равномерным контактом фрикционных floверхностей якоря и магнитопровода и увеличением осевого тормозного усилия, действующего на якорь, а также наличием 40 стопорящих выступов на якоре. Одновременноо улучшаются параметры быстродействия тормоза, а именно. снижается время растормаживания вала за счет действия на якорь дополнительного усилия при выдавливании стопорящих выступов якоря из углублений магнитопровода и быстрого появления тем самым воздушного зазора в магнитной цепи постоянного магнита, а также снижается время торможения вала за счет участия в торможении стопорящих выступов.

Формула изобретения .Электромеханический тормоз электродвигателя, содержащий электромагнитный привод и фрикционный тормозной узел, состоящий из тормозного диска, жестко закрепленного на валу электродвигателя, и якоря, установленного на тормозном диске с возможностью аксиального упругого перемещения, о тл и 4 а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения тормозного момента, якорь выполнен из отдельных сегментов, по меньшей мере два из которых симметричных относительно оси вала, выполнены с выступами, а на том же расстоянии от оси вала на тормозной поверхности магнитопровода электромагнитного привода выполнено не менее двух углублений, причем сегменты установлены на тормозном диске с возможностью независимых аксиальных перемещений.

2, Тормоз по и. 1, отличающийся тем, что сегменты с выступами при разомкнутом состоянии тормоза расположены дальше от тормозной поверхности магнитопровода электромагнитного привода, чем сегменты без выступов.

3. Тормоз по и, 1, отличающийся тем, что элементы, пс дпружинивающие сегменты с выступами выполнены более упругими, чем элементы, подпружинивающие сегменты без выступов.

4,Тормоз по пп, 1-3, о тл и ч а ю щи йс я. тем, что боковые поверхности сегментов покрыты антифрикционным материалом, 1788557

Риг. 2

1788557

35

45

Составитель И, Бочкарев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Козориз

Редактор Н. Пигина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 75 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Электромеханический тормоз электродвигателя Электромеханический тормоз электродвигателя Электромеханический тормоз электродвигателя Электромеханический тормоз электродвигателя Электромеханический тормоз электродвигателя Электромеханический тормоз электродвигателя 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к злектромеханикеГЦель изобретения - улучшение массогабаритных показателей

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах автоматизированных систем управления, в частности для комплектации электродвигателей , применяемых в приводах подач автоматизированных станков и автоматических манипуляторов

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к машиностроению, а именно к электромагнитным тормозам, и может быть использовано в различных механизмах

Изобретение относится к электромашиностроению

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к тормозным дисковым вентильным двигателям с постоянными магнитами, и может найти применение, например, в электроприводах промышленных роботов, где необходимо наличие тормоза для фиксирования механических частей при аварийном отключении электроэнергии

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению , а именно к амортизатору крутильных колебаний, в частности, для автомобиля, в состав фрикционного сцепления которого он входит

Изобретение относится к машиностроению , а именно к торсионным демпферным устройствам для фрикционных сцеплений

Изобретение относится к машиностроению , а именно к тракторои автомобилестроению

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано для фрикционного сцепления в автомобилях

Изобретение относится к машиностроению, а именно к ведомым дискам сцепления и может быть использовано в выключаемых фрикционных муфтах сцеплений трансмиссий транспортных машин
Изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в различных фрикционных механизмах
Наверх