Электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K7/106 

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что стык торцовой и внешней цилиндрической поверхностей дискового якоря в зоне контакта с каждой пружиной .дополнительного упругого элемента выполнен со скосом.

1127046

3. Электродвигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на рабочей поверхности каждой пружины дополнительного упругого элемента, обращенной к якорю, установлено тело качения, например ролик..

1. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор, с обмоткой, ротор с валом и электромагнитный тормоз, состоящий иззакрепленного на корпусе электродвигателя электромагнита с сер.дечником и обмоткой, подключенной к сети через блок форсировки, дискового якоря, установленного с воз/ можностью перемещения в осевом направлении и подпружиненного упругим элементом к тормозному диску-вентилятору, жестко закрепленному на валу, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД путем уменьшения мощности, потребляемой электромагнитом при расторможенном роторе, электродвигатель снабжен дополнительным упругим элементом в виде плоских пружин, .равномерно расьоложенных по окружнос ти корпуса, и элементом крепления пружин к кор пусу, дополнительный упругий элемент расположен на периферии дискового якоря и установлен с возможностью контакта с якорем со стороны, противоположной тормозному дискувентилятору, и перемещения в радиальном направлении по торцовой порерхности якоря до упора в его внешнюю цилиндрическую поверхность.

Изобретение относится.к электромашиностроению и может быть ис.пользрвано в разлимнык отраслях народного хозяйства для привода исполнительных; и грузоподъемных механизмов, требующих быстрой и точной остановки и фиксации. .

Известен электродвигатель со. встроенным электромагнитным..тормозом, в котором тормоз состоит из сердечника с.обмоткой, тормозного диска, . ; установленного на валу электродвигателя с возможностью осевого перемещения, якоря, подпружиненного упругим элементом, и имеющего возмож,т ,..

ность перемещения в аксиальном направ лени-и по стержням, которые ограничивают поворот якоряг при торможении. . Якорь за счет осевого усилия упругого элемента прижимает тормозной-диск к неподвижной тормозной поверхности fijНедостатком известного тормозного электродвигателя является невысокий КПД из-за большой мощности,.потребляемой тормозным электромагнитом в установив:шемся режиме работы при . расторможенном вале электродвигателя.. Это вызвано тем, что -для надежного удержания якоря электромагнита притянутым к его сердечнику, тяговое , усилие электромагнита должно быть больше противодействующето усилия Сжатия jrnpyroro элемента тормозного устройства. В то же время усилие Сжатия упругого элемента должно быть достаточно большим для обеспечения быстрой и точной остановки и фиксации вала электродвигателя после его 1откл1очения от сети. Поэтому при притянутом якоре тормозной электромагнит должен развивать большое тяговое усилие и, следовательно, потреблять большую мощность, что снижает КПД электродвигателя.

Известен электродвигатель с элек-iтромагнитным тормозом, содержащий статор, с обмотками,, установленный в корпу-се, ротор с валом и электромагнитный тормоз, состоящий из сердеч- . ника с обмоткой, закрепленного на корпусе, плоского дискового якоря, который может перемещаться лишь вдоль оси вала и прижат центральной пружиной к тормозному диску, жестко установленному на валу. Поверхность; якоря, Обращенная к торцу сердечника, выполнена с шероховатостями, высотой .от 0,5-1,0 мм С }. .

Недостатком данного электродвигателя является низкий КПД из-за . большой потребляемой мощности электромагнит нрго тормоза в режиме удержания якоря,, так как электромат нит тормоза должен развивать тяговое ус.или.е, большее по, величине, чем усилие- центральной пружины. При этом в первый момент после отключения электрЪдвига теля и. Следовательно, обмотки тормоза от сети за энер гии, запасенцо.й магнитным полем в сердечнике торкюза, на як.орь действует электромагнитная сила, препятствующая движению якоря к тормозиому диску, что увеличивает время срабатывания тормоза. Величина запасен, ной энергии ма5гнитного поля прапор-цигональна, мощности, потребляемой тормозом, которая, следовательно, и определяет величину и продолжительность действия; этой остаточной электромагнитной силы, т.е. определяет в конечном счете быстродействие тормоза. Шероховатости на поверхиости якоря предназначены для ускорения затухания остаточной электромагнит ной силы и для исключения залипания якоря путем введения в магнитную цепь тормоза при притянутом якоре дополнительного магнитого сопротивления, величина которого определяется высотой шероховатостей. Однако наличие этих шероховатостей соответствует наличиюв режиме удержания якоря эквивалентного воэдушного зазора между .якорем и сердечником тормоза, что требует дополнительного увеличения потребляемой мощности и приводит к снижению КПД электрвдвигателя. 1 Наиболее близким к предлагаемому по технич еской сущности и достигаемому результату является электродвигатель содержащий статор с обмоткой-, ротор с валом и электромагнитный тормоз, состояп1ий из закрепленного нГа корпусе электродвигателя электромагнита с сердечником и об. моткой, подключенной-к сети через блок фррсировки, и дискового якоря, установленного с возможностью переме щения -в осевом направлении и подпружине.нного упругим элементом к тормоз ному диску-вент илятору, жестко закрепленнойу на валу З J; , Недостатком указанного электродвигателя является низкий КПД из3ta болыпой мощности,: потребляемой электромагнитным- тормозом, чтоодновременио увеличивает его нагрев и снижает срок службы. Это обусловле ио тен,. что хотя после растормаживания .вала мощность, потребляемая з1лектромагнитным тормозом, и снижается блоком форсировки до величины, необходимой лишь для удержания якоря, однако усилие упругого элемента действующее на якорь в осевом направ лении, не умельшается, а в результате дополнительного его сжатия якорем даже увеличивается по сравнению с усилием в режиме торможения и фиксации вала. Так как величина тягового усилия электромагнита для надежного удержания якоря должна быть боляще осевого усилия упругого элемента, то это и обуславливает большую потребляемую мощность тормозом. Цель изобретения - повышение КПД путем умеиьшения мощности, потребляе мой электромагнитом при расторможен Holi роторе. Поставленная цель достигается тем, что электродвигатель, сод держащий статор с обмоткой, ротор с валом и электромагнитный тормоз, состоящий из закрепленного на корпусе элек тродвигателя электромагнита с сердечником и обмоткой, подключенной к сети черезблок форсировки, и дискового якоря, установленного с возможностью перемещения в осевом направлении и подпружиненного упругим элементом к тормозному диску-вентилятору, жестко, закрепленному на валу, снабжен дополнительным упругим элементом в виде плоских пружин, равномерно расположенных по окружности : корпуса, и элементом крепления пружин к корпусу, дополнительный упругий э темент расположен на периферии дискового якоря и установлен с возможностью контакта с якорем со стОроны, противоположной тормозному диску - вентилятору, и перемещения в радиальном направлении по торцовой поверхности якоря до упора в его внешнюю цилиндрическую поверхность.; Стык торцовой и внешней цилищ(рической поверхностей дискового якоря в зоне контакта с каждой пружиной дополнительного упругого элемента выполнен со скосом. На рабочей поверхности каждой пружины допол.нительного упругого, элемента, обращенной к якорю, может ыть установлено тело качения, например . ролик. Таким образом, осевое усилие, необходимое для быстрой остановки и надежной фиксации ротора, создается суммарным действием основных и дополнительных упругих элементов. 1ри расторможенном роторе усилие дополнительных упругих элементов прикладывается к якорю не в осевом, а лишь в радиальном направлении. Следовательно, суммарное осевое усилие. . упругих элементов, действующее на якорь в различных режимах работы, различно: в режиме торможения и фиксации ротора значительно больше, чем в расторможенном состоянии ротора при. притянутом к сердечнику якоре. Это позволяет снизить мощность, потребляемую электромагнитом, при расторможе.нном роторе, -что приводит к повышению КПД электродвигателя. На фиг. 1 изображен электродвигатель, продольный разрез, на фиг. 2 то же, в режиме удержания при растормОженном роторе на фиг. 3 якорь электромагиитного тормоза со скосами; на фиг. 4 - дополнительный упругий элемент с телом качения на рабочей поверхности. лен в корпус 3 электродвигателя. На валу 4 ротора 5 жестко установлен вентилятор 6, именадий на торце торм ную поверхность 7. Электромагнитный тормоз 8, закрытый кожухом 9, состо ит из сердечника 10 с обмоткой 11, закрепленного на корпусе 3, и диско вого якоря 12, установленного с возможностью осевого перемещения по стержням 13. Обмотка 11 тормоза 8 подключена к сети через блок формировки возбуждения электромагнита.(не показан). Якорь 12 прижат к тормозной поверхности 7 вентилятора 6 основным упругим, элементом 14 и дополнительными упругими элементами 15, которые выполнены в виде плоских пластинчатых пружин, закрепленных равномерно по окружности корпуса 3. На элементе крепления 16 основные упругие элементы 14 выполнены с пред варительным I механическим напряжением, обеспечивающим неболыиое осевое усилие на якорь 12. На якоре 12 взоне каждой пружины дополнительного упругого элемента 15 выполнены скосы 17 (фиг. 3). Концы кажг дои пружины дополнительного упругого элемента 15, прижатые к торцовой поверхности 18 якоря 12, снабжены телом качения 19, установленным с возможностью вращения. , Электродвигатель работает следующим образом. При подаче напряжени на статор Iодновременно подается питание на обмотку 11 электромагнитного тормоза 8, причем блок форсировки возбуж дения обеспечивает подачу на обмотк I1повышенного напряжения. Якорь 12 под действием элёктромагнитньтх сил начинает двигаться к сердечнику 10, преодолевая противодействующее усил упругих элементов 14 и 15, При этом койцы пружин упругого элемента 15 перемещаются по торцовой поверхности якоря 12 и при определенном осевом .положении якоря 12, которое зависит от длины пружин .дополнитель ного упругого элемента 15, переходя на внешнкяо цилиндрическую поверхность якоря 12« После притягивания якоря 12 к сердечнику 10 блок форси ровки переключает питание обмотки 11 с повьшенного напряжения на пониженное номинальное. Поскольку при этом на якорь 12 в осевом направлеет лишь незначительное усилие пружины основного упругого элемента 14, которое, кроме того, частично компенсируется радиальными усилиями пружин дополнительного упругого элемента 15, то для преодоления этого осевбго усилия и надежного удержания якорр 12 электромагнит должен развивать небольшое тяговое усилие. Следовательно, при расторможенном электродвигателе при притянутом яко; ре 12 электромагнитный тормоз 8 потребляет небольшую мощность. После отключения электродвигателя от сети одновременно отключается и обмотка 11. Так как она была подключена на пониженное напряжение и потребляла незнечительную мощность, то электромагнитные силы, удер живающие якорь 12 у сердечникаЮ, которые поддерживаются запасенной энергией магнитного поля, быстро уменьшаются и под действием усилия пружины упругого элемента 14 якорь 12 начинает двигаться по направлению к вентилятору 6. При этом концы пру жин дополнительного упругого элемента 15 переместятся на торцовую поверхность 18 якоря 12 и торможение будет осуществляться суммарным усилием пружин упругих элементов 14 и 15, что обеспечивает быструю остановку и надея ную фиксацию ваВыполнение на якоре 12 скосов 17 позволяет плавно изменять суммарное усилие пружин упругих элементов 14 и 15 по определенному закону в процессе движения якоря 12 в зависимости от угла наклона скосов 17 и их дпины, что улучшает условия работы Установка на рабочей .поверхности пружин дополнительного упругого элемента 15 качения 19 позволяет уменьшить коэффициент трения пружин элемента 15 о поверхность якоря 12 и поднять надежность за счет исключения возможности заедания (закусывания) пружин элемента 15 при их перемещениях по поверхности якоря 12. Таким образом, в предлагаемом электродвигателе после его растормаживания противодействующее усилие упругих элементов 14 и 15, действую,щее на якорь 12 в осевом направлении, 7 уменьшается. Это позволяет в этом режиме работы уменьшить тяговое .усилие тормозного электромагнита, .11270468 снизив потребляемую .им мощность, что приводит к повышению КИД электродвигателя в целом.

18

17

Фиг.З

15

IS,

Фиг,