Электромагнитный тормоз

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичееких

Республик

<п>995222 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 19.1280 (21) 3219787/24-07 с присоединением заявки ¹Р М К 3

P 02 К 49/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 07.0283. Бюллетень №5

Дата опубликования описания 0702,83 (53) УДК 621 825. .Зт62-585.3 (088.8) 1

О.М. Глухов, М.A. Ермилов, Н.Н. Клюкина н Н. И . Дей@йЫ@р"-,». т

1.

Я

v у

f. т в, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ

Изобретение относится к электромеханическим элементам приводов вращения, в частности к электромагнитным устройствам для торможения валов машин,с механизмов и приборов.

Известны электромагнитные тормоза гистерезисного типа, предназначенные для создания тормозного момента, величина которого практически не завизжит от частоты вращения ротора при изме" ненни последней в достаточно широком диапазоне от нулевого до максимального значения и может плавно регулироваться путем изменения величины тока возбуждения. Тормоза этого типа имеют обмотку возбуждения, питаемую посToHHHbM током, магнитопровод - индуктор разноименнополюсного типа с явно .выраженными полюсными выступами и ро тор из листового магнитотвердого материала с существенными потерями .на гистереэи- (1).

Известен также электромагнитный гистерезисный тормоз с ротором в виде полого тонкостенного цилиндра, изготовленного из магнитотвердого (гистерезисного) материала и жестко заделанного в наружную гильзу из нефферомаг нитного матер ала. В этом тормозе панцирный индуктор с когтеобраэными полюсами располагается в полости гистерезисногс цнлиндра (2)..

Недостатками указанных электромагнитных гистерезнсных тормозов являются плохие энергетические показатели.

Наиболее близок к предлагаемому электромагнитный TopMos содержащий ротор в виде полого тонкостенного цилиндра из гистерезисного материала, жестко заделанного в наружную обойму из неферромагнитного материала, обмотку возбуждения катушечного типа, магнитопровод — индуктор разноименнополюсного типа с полюсными наконечниками иэ магнитомягкого материала, расположенный в полости гистерезис ного цилиндра, при этом ширина полюсных наконечников выбрана более половины полюсного деления (3), Недостатками известного электромав нитного гистерезисного тормоза разноименнополюсного типа являются большие габариты и масса из-за неоптимального использования гнстерезисиых свойств магнитотвердого материала ротора, перерасход дорогого и.дефицитного магнитотвердого гистерезисного материала, а также повышенная стоимость тормоза.

995222 электромагнитный тормоз, содержащий ротор в виде полого тонкостенного мотку возбуждения катушечного типа, магнитопровод - индуктор разноименноЦель изобретения - уменьшение габаритов и массы.

Для достижения поставленной .цели полюсного деления индуктора выполнено с величиной, большей толщины гистерезисного цилиндра в 5-6 раз. 5

На -фиг. 1 показара активная эона тормоза, поперечное сечение на фиг ° 2, экспериментальная зависимость тормозного усилия F от соотношения толщины стенки Ь и величины полюсно- Я

Г го деления .ь

Устройство содержит гистерезиснйй цилиндр 1 из магнитотвердого материала типа викаллой, несущий элемент 2 в ,виде гильзы обоймы из неферромагнит-:. ного материала и полюсные выступы 3 (наконечники) из магнитомягкогQ материала. Кроме того, на фиг, 1 приняты следующие обозначения:

D - диаметр расточки (внутренний диа". метр) гистерезисного цилиндра; д„ - толщина гистерезисного слоя (цилиндра), которая не менее чем в 10 раз меньше радиуса окружности расточкиу (- величина равномерного воздушного, зазора под полюсным выступом (наконеч ником), которая не менее чЕм в 10 раз меньше толщины гистереэисного слоя

Ь- длина дуги (ширина) полюсного . выступа (наконечника) ° пунктирной линией показан, путь ос-ЗО новного (рабочего) магнитного потока, Теоретическое определение этих соотношений невозможно из-за трудностей нахождения решения уравнений электродинамики, описывающих магнитное сило-35 все взаимодействие полюсной сиатемы и элементов гистереэисного материала.

Поэтбму зависимость среднеобъемной удельной энергии перемагничивания от, соотношений вышеуказанных геометричес-Щ

Мйх размеров была исследована экспериментально с использованием методов теории подобия, физического моделирования и планирования экспериментов.

На основании экспериментальных данных найдены оптимальные соотношения между толщиной гистерезисного слоя, полюсным делением (шагом) индуктора и длиной дуги (шириной) полюсного выступа 3 (наконечника).

Величина электромагитного .гистере- зисного момента прямо пропорциональна числу пар полюсов индуктора, объему гистереэисного слоя .ротора. и средне« объемной удельной энергии перемагничивания гистерезисного материала.

При малом числе пар полюсов, когда полюсное деление индуктора значительяо больше толщины гистерезисного слоя, магнитные силовые линии в слое практически являются дугами окружностей, бО концентрических с окружностью расточки гистерезисного цилиндра. В этом случае перемагничивание гистерезисного материала близко к линейному (пульсационному), iTpH которбм удельная энергия перемагничиванин максимальна, однако при этом из-за малого числа

tlBp полюсов тормозной гистерезисиый. момент не достигает максимально возможной, величины. При большом числе пар полюсов полюсное деление индуктора становится соизмеримо с толщиной гистерезисного.слоя и магнитные силовые линии в слое существенно отличаются от дуг окружностей, концентричных с окружностью расточки гистерезисного цилиндра., B этом случае церемагничивание гйстерезисного материала существенно отличается от линейного (пульсационного) и среднеобъемная удельная энергия перемагничивания..значительно меньше, чем при пульсационном перемагничивании, поэтому тор« мозной гистереэисный момент меньше ,.максимально возможной величины.

Устройство работает следующим об,разом.

При отсутствии тока в обмотке возбуждения (не показано) ротор, состоящий из цилиндра 1 и гильзы 2я жестко связанный с, затормаживаемым валом привода, вращается под действием крутящего момента, создаваемого приводом.

При этом магнитный поток наконечников 3 отсутствует и тормозной момент равен нулю.

При включении тока в обмотке возбуждения образуется магнитный поток, проходящий через полюсные наконечники 3 и гистерезисный цилиндр 1. Путь ,магнитного потока показан на чертеже пунктирной линией. Под действием магнитного потока возбуждения материал гистерезисного цилиндра 1 намагничивается. При вращении ротора происходит перемагничивание гистерезисного материала, в результате чего на гистерезисный цилиндр 1 действует электромагнитный тормозной момент и час« тота. вращения ротора и вала привода уменьшается.

Выбором соотношения между величиной полюсного деления и толщиной стенки гистерезисного цилиндра, равноro 5-6, можно увеличить тормозное усилие либо при его сохранении уменьшить габариты и массу тормоза.

Укаэанные эффекты достигаются независимо от того, каким способом создается магнитный поток возбуждения с помощью электромагнита или с помощью постоянного магнита.

Формула изобретения цилиндра иэ гистереэисного материала, жестко заделанного в наружную обойму из,неФерромагнитного материала, об5 995222 6 полюсного типа с полюсныжн наконечнн- источннкн ннФормацнн камн нэ магннтомягкогь материала, рас- прннятые во внимание прн экспертизе полоненный в полостн гнстерезнсного цилиндра, прн.этом ширина полюскых . 1. Авторское свкдетелъство СССР наконечников выбрана более половины В, 103369, кл. Н 02. K 49/04. 1956. полюсчого делення, о т.л н ч а а щ н- 5 и с я тем, что, с целью уменьшения . 2. уинстон д. ЕонстРуиРованн4 габаритов н массы, велнчнна полюсно- р йримененне гнстереэисны» мУ4е, 1957., .го деления индуктора выполнена боль- 3. Мнзврнн С.P. Свнхронныв,электрк» ше:толщины стенки гнстерезисного цк-- ческие машины летателънык..aaaаратoв . лнндра s. 5-6 раэ. 16:Изд-во МАМ, 1972 с. l?4

395222 аа си ам ат ощ cr/ã

Chal 8

Составитель В. Никаноров

ТехредМ.КОстик КоррекТорМ. Демчик

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 665/40 Тираж 685

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

ПОдписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4