Электродвигатель со встроенным электромагнитным тормозом Советский патент 1985 года по МПК H02K7/106 

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам с нормально замкнутым Тормозом, и может быть использовано для привода исполнительных, грузоподъемных и транспортных механизмов. Цель изобретения - повьшение КПД путем исключения потребления энергии тормозом в расторможенном состоянии в рабочем режиме. На фиг. 1 изображен предлагаемый самотормозящийся электродвигатель, продольный разрезу на фиг, 2 - то же, в рабочем режиме при расторможенном роторе; на фиг. 3 - принципиальная блок-схема включения электродвигателя. Электродвигатель содержит статор 1 с обмоткой 2 и ротор 3 с валом 4, установленные в корпусе 5. На валу 4 установлен вентилятор 6. Электромагнитный тормоз состоит из сердечни ка 7 электромагнита, обмотки 8 и якоря 9, установленного с возможностью только осевого перемещения. Якорь 9, подпружиненный посредством упругих элементов 10, прижимает тормозной диск 11, имеющий две фрикцион ные накладки 12, к неподвижной тормозной поверхности 13. Тормозной диск 11 установлен на валу 4 с возможностью осевого перемещения до стопорной шайбы 14, На внешней поверхности якоря 9 установлен стопорный элемент 15, вьшолненный в виде подпружиненного штока 16 с фиксатором, причем шток 16 имеет два фрксированных положения с различными длинами его выступающего конца. Изменение фиксированного положения штока 16, т.е. изменение длины его выступ ющего конца, осуществляется путем нажатия на него в радиальном направлении. На корпусе 5 посредством шпильки 1.7 закреплен контактный элемент 18 с возможностью контакта со стопорным элементом 15, На поверхнос ти контактного элемента, обращенной к стопорному элементу 15, имеется дв выступа 19 и 20 с различной высотой Больший выступ 19 расположен со сто роны сердечника 7 электромагнита и имеет скос в сторону меньшего высту па 20.. Обмотка 8 электромагнита подключе на через мостовой выпрямитель 21 к 662 концам фазной обмотки 2 статора 1 . Управляемый ключ 22, содержащий блок 23 управления, подключенньй к концам фазной обмотки 2, имеет коммутационньш элемент 24, например, симмистор, который подключен последовательно в цепь обмотки 8. Обмотка 2 статора 1 подключена к сети посредством цепи управления (не показана), замыкаюш 1е контакты 25 которой включены последовательно с обмоткой 2, а размыкающий контакт 26 - параллельно коммутационному элементу 24, Электродвигатель работает следующим образом. При включении электродвигателя в сеть посредством цепи управления, замыкающие контакты 25 замыкаются, а размыкающий 26 - размыкается. На блок 23 управления ключа 22 подается напряжение и в течение времени, на которое настроен блок 23, коммутационный элемент 24 замкнут. По обмотке 8 электромагнита протекает ток. Якорь 9, преодолевая противодействующее усилие упругих элементов 10, начинает притягиваться к сердечнику 7 и освобождает тормозной диск 11. Последний отходит от тормозной поверхности 13, электродвигатель растормаживается, и ротор 3 приходит во вращение. По мере приближения якоря 9 к сердечнику 7 шток 16 стопорного элемента 15касается поверхности большего выступа 19 контактного элемента 18. Поскольку последний имеет скос, то дальнейшее движение якоря 9 к сердечнику 7- вызьшает действие на шток 16радиальной силы, которая вдавливает его. Срабатывает механизм фиксации штока 16. , По истечении времени, на которое настроен блок 23 управления комму- i тационный элемент 24 размыкаеч-ся, и обмотка 8 обесточивается. Под действием усилия упругих элементов 10 якорь 9 начинает удаляться от сердечника 7. При этом длина выступающего штока 16 увеличивается и он упирается в выступ 20 контактного элемента tB (фиг. 2). Таким образом, якорь 9 фиксируется с зазором относительно тормозного диска 11, и электродвигатель остается расторможенным.. , 3 После отключения электродвигателя от сети замыкающие контакты 25 размыкаются, а размыкающий контакт 26 замыкается. Обмотка 8 оказывается электрически связанной с фазной обмоткой 2 статора 1. Поскольку напряжение на обмотке 2 не изчезает мгновенно, а спадает, оставаясь |значительным в течение определенного времени, то по обмотке 8 начинае протекать ток. Якорь 9, преодолевая усилие упругих элементов Ю, начинает притягивается к сердечнику 7. При этом шток 16 опять вдавливается и ме ханизм его фиксации срабатывает, фик сируя такое его положение, кбторое характеризуется меньшей длиной высту пающего конца. Остаточное напряжение на обмотках 2 уменьшается и ток по обмотке 8 электромагнита также умень шается. Тяговое усилие, развиваемое электромагнитом, становится меньше усилия упругих элементов 10 и якорь 9 удаляется от сердечника 7. Посколь ку шток 16 зафиксирован при малой длине его выступающего конца, то он проходит под выступом 20 контактного элемента 18 не контактируя с ним. Якорь 9 прижимается к тормозному дис ку 1 1 и ротор 3 электродвигателя останавливается. В предлагаемом электродвигателе обмотка электромагнитного тормоза в номинальном режиме работы после растормаживания ротора автоматически отключается от питающей цепи и якорь электромагнита удерживается с зазором относительно тормозного диска не электромагнитными силами, а за 0664 счет механического контакта между элементами контактной пары. Зацепление и расцепление контактной пары обеспечивается в предлагаемой конструкции электродвигателя за счет аксиальных перемещений якоря под действием тягового уислия электромагнита. Для начала движения якоря электромагнита и размыкания тем самым механического зацепления между стопорным и контактным элементами после отключения электродвигателя от сети используется остаточное напряжение обмотки статора. Таким образом, в установившемся режиме работы электромагнита при расторможенном роторе электродвигателя электромагнитный тормоз не потребляет энергию, что увеличивает КПД электродвигателя в целом. Тормоз в этом режиме отключается от фазной обмотки статора электродвигателя, что обеспечивает электрическую симметрию его статорной цепи и улучшает характеристики электродвигателя. Установка на конце штока тела качения, например ролика, позволяет з еньшить трение между ним и контактным элементом и исключает возможность заедания штока при его движении по поверхности контактного элемента. Это повышает надежность предлагаемого электродвигателя и снижает величину тягового усилия электромагнита, необходимую для притягивания якоря к сердечнику. Последнее позволяет уменьшить габариты электромагнита, а следовательно, и всего электродвигателя.

J 1115 J6 20

Фг/г. /

1. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ СО ВСТРОЕННЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ТОРМОЗОМ, содержащий статор с обмоткой, ротор, электромагнитный фрикционный тормоз с закрепленным на корпусе электродвигателя сердечником электромагнита, подпружиненным якорем, прижимающим тормозной диск- к неподвижной тормозной поверхности, и обмоткой, подключенной к фазной обмотке статора через мостовой вьшрямитель, и управляемьй ключ, содержащий коммута.ционный элемент, подключенный последовательно в цепь обмотки тормоза, и цепь управления электродвигателем, имеющую размыкакиций контакт, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем исключения потребления энергии тормозом в расторможенном состоянии в рабочем режиме., он снабжен контактной парой, состоящей из контактного и стопорного элементов, установленных с возможностью фиксации якоря с зазором относительно тормозного диска, один из элементов расположен на якоре, другой - на корпусе, а параллельно коммутационному элементу управляемого ключа включен размыкающий контакт. 2.Электродвигатель по п. 1, о т- личающийся тем, что стопорный элемент выполнен в виде подпружиненного штока с фиксатором, обеспечивающим два фиксированных положения штока путем изменения длины его выступающего конца, а кон«г тактный элемент имеет два выступа (Л с различной высотой, причем больщий выступ расположен со стороны сердечника электромагнита и имеет скос в сторону меньшего выступа. 3.Электродвигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на конце штока, контактирующем с контактным элементом, уЬтановлено тело качения. 00 4.Электродвигатель по пп. 1-3, отличающийся тем, что контактный элемент закреплен на якоре, Од Од а стопорный - на корпусе. ; 5, Электродвигатель по п. 4, о тличающийся тем, что наружная цилиндрическая поверхность якоря вьтолнена в виде контактного элемента.