Тормозной электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02K7/106 

кой 6. Якорь 5 установлен с возможностью аксиального перемещения. Наружная поверхность якоря 5 по периферии имеет в сечении клинообразн то форму, а упругий элемент в виде подпружиненных толкателей 17 служит для прижима якоря 5 к тормозному диску 14 Тормозной электромагнит 4 установлен напротив якоря 5 со стороны, противоположной растормаживающему электромагниту 7. Последовательно с обмоткой 9 включен конденсатор. В период торможения на тормозной диск 14 дейI

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам со встроенным электромагнитным тормозом, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в станкостроении, в подъемных и транспортных механизмах.

Цель изобретения -,улучшение эксплуатационных характеристик за счет

исключения потребления энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии .

На фиг,1 изображен предлагаемьш электродвигатель, общий вид, про- дольный разрез; на фиг.2 - его прик ципиальная электрическая схема; на фиг.З - положение упругого элемента относительно якоря при отключенном электродвигателе; на фиг,4 то же5 при включенном электродвигателе,

Тормозной электродвигатель состоит из статора 1, ротора 2 с вшшм 3 и электромагнитного тормоза, содержащего тормозной электромагнит 4 с якорем 5 и обмоткой 6 и растормаживающий электромагнит 7 с ярмом 8 и обмоткой 9. Тормозной электромагнит и растормаживающий электромагнит 7 установлены по разные стороны яке- ря 10. Якорь установлен с возможностью аксиального перемещения по направляющим штифтам 11, закрепленным в ярме 8, Наружная поверхность якоря 10 по .периферии имеет в сечении клинообразную форму с двумя наклонными поверхностями 12 и 13, На валу 3 установлен с возможностью акствуют одновременно два усилия от тормозного электромагнита 4 и упругого элемента, за счет чего кине- тическая энергия, запасенная во вращающемся роторе 2, быстро гасится,и вал 3 останавливается. После полного разряда конденсатора на тормозной диск продолжает действовать аксиальная составляющая усилия упругого элемента, которая фиксирует вал 3 в неподвижном состоянии, что исключает потребление энергии тормозом. 2 з.п, ф-лы, А ил.

5 0

5 0 5

сиальных перемещений тормозной диск 14, имеющий две фрикционные накладки 15. Якорь 10 прижимает тормозной диск 14 к неподвижной тормозной поверхности 16 посредством упругого элемента,, выполненного в виде толкателей 17, имеющих. форму щарика и подпружиненных пруткинами 18 в радиальном направлении к наклонной поверхности 13 клинообразной периферийной части якоря 10. Толщина h якоря 10 выполнена удовлетворяющей условию li S, где 8 - полная длина аксиального хода якоря 10, т.е. расстояние между обращенными друг к ДРЗту торцами ярма 8 и якоря 10 (фиг.З). Обмотка 9 растормаживающего электромагнита 7 включена в диагональ мостового выпрямителя 19, Последовательно с обмоткой 9 подключен конденсатор 20, параллельно которому через нормально замкнутый контакт 21 аппарата управления электродвигателем (не показан) подключена обмотка 6 тормозного электромагнита 4. Углы Р I и cji наклона псзверхностей ,12 и 13 клинообразной периферийной части якоря 10 относительно оси вала 3 могут быть выполнены различными по велич,инез п:ричем угол .i. со стороны растормаживающего электромагнита 7 больше угла о, , со стороны тормозного электромагнита 4 (фиг,4),

Устройство работает следующим образом.

I При отключенном элех тродвигателе толкатели 17 прижаты в рад,иальном направлении усилием пр;ужины 18 к по-.

верхностн 13 якоря 10, За счет аксиальной составляющей этого усилия якорь 10 прижимает тормозной диск 14 к неподвижной тормозной поверхности 16. Тем самым создается тормозное усилие и обеспечивается фиксация вала 3, препятствующая его повороту при воздействии на него вращающего момента со стороны приводного меха-. низма. Величину этого тормозного усиЛИЯ можно изменить путем изменения угла oCj . При этом контакт 21 замкнут и конденсатор 20 разряжен.

При включении электродвигателя одновременно подается напряжение на вход мостового выпрямителя 19, причем контакт 21 размыкается. В первый момент при зарядке конденсатор 20 представляет собой малое сопротивление и по обмотке 9 растормаживающего электромагнита 7 протекает ток. Растормаживающий электромагнит 7 развивает при этом тяговое усилие, большее по величине, чем аксиальная составляющая усилия упругого элемента 18 подпружинивающая якорь 10, и притягивает-якорь 10 к ярму 8. Тормозной диск 14 тем самым освобождается и отходит от тормозной поверхности 16 растормаживая электродвигатель. Тол- катель 17 переходит при этом с поверхности 13 на поверхность 12 и, поскольку h S, то при полностью притянутом якоре 10 толкатель 17 остается подпружиненным к клинообразной части якоря 10 к поверхности 12, По мере заряда конденсатора 20 ток в , обмотке 9 уменьшается до нуля. Соответственно, тяговое усилие, развиваемое растормаживающим электромагни- том 7, также исчезает. Но поскольку направление аксиальной составляющей усилия, действующего на якорь 10 со стороны упругого элемента 18, изменилось на противоположное вследствие клинообразной формы сечения периферии якоря 10, т.е. это аксиальное усилие приложено к якорю 10 по направлению, к ярму 8, то.якорь 10 остается прижатым к ярму В, Таким об- разом, вал 3 электродвигателя остается расторможенным, тормоз в рабочем ра сторможенном состоянии не потребляет энергии, а необходимое удерживающее усилие, фиксирующее якорь 1 с зазором относительно тормозного диска 14, создается упругим элементом 18, Величину этого удерживающе510

15

20

25

35 0 45 50 55

го усилия можно изменить путем изменения угла о:, ,

После отк.ттючения электродвигателя от сети прекращается подача напряжения на вход выпрямителя 19, а контакт 21 замыкается. Следовательно, к обмотке 6 тормозного электромагнита 4 прикладывается напряжение конденсатора 20, При разряде конденсатора 20 по обмотке 6 протека- е.у ток, и тормозной электромагнит 4 развивает тяговое усилие, действующее на якорь 10, Поскольку это тяговое усилие больше по величине,чем удерживающее усилие упругого элемента 18, то якорь 10 притягивается к якорю 5 до упора в тормозной диск 14. При этом толкатель 17 переходит на поверхность 13 якоря 10, создавая аксиальное тормозное усилие. Таким образом, в период торможения на тормозной диск 14 действуют одновременно два аксиальных усилия (от тормозного электромагнита 4 и упругого элемента 18), за счет чего кинети-:- ческая .энергия, запасенная во вращающемся роторе 2, быстро гасится, и вал 3 останавливается. После полного разряда конденсатора 20 на тормозной диск 14 продолжает действовать аксиальная составляющая усилия упругого элемента 18, которая фиксирует вал 3 в неподвижном состоянии, а схема подготовлена к повторному пуску. Время разряда конденсатора 20, а следовательно5 и время действия на якорь 10 тягового усилия тормозного электромагнита 4, обеспечено равным времени от начала торможения до полной остановки вала 3.

I

Предлагаемый электродвигатель имеет улучшенные эксплуатационные характеристики, поскольку удержание якоря с зазором относительно тормозного диска осуществляется усилием упругого элемента, а не электромагнитными силами растормаживающего электромагнита. Это позволяет полностью исключить потребление энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии электродвигателя, что повышает гСЩД электродвигателя за счет отсутствия потерь мощности в то.рмозе. Последнее увеличивает также надежность и срок службы тормоза, так как отсутствует нагрев обмотки растормаживающего электромагнита. Одновременно это не требует прину.дительного охлаждения тормоза и не вызывает дополнительного нагрева воздуха, охлаждающего электродвигатель. Отключение обмотки растормаживающего электромагнита посредством конденсатора не вызывает коммутационных перенапряжений в этой обмотке, что также повыяшет надежность и срок службы электродвигателя. Именяя уг ,лы 0, и я: наклона сторон клинообразной периферийной поверхности якоря относительно оси вала, гюжно изменять величины тормозного и удерживающего усилий, обеспечивая тем самым необходимое быстродействие электродвигателя при включении и отключен1-ш на величину тормозного момента. Поскольку большой величины удерживающего усилия для фиксадии якоря с за-- зором относительно тормозного диска не требуется, так как в режиме удержания на я коръ не действуют никакие ак сиальные усилия кроме этого удерживающего усилия, то угол «:, может быть выполнен значительно меньшим,, чем угол х:2 (практически близким к нулю),, Это позволяет уменьшить величину удерживающего усилия. Следовательно, для преодоления последнего потребуется незначительное тяговое усилие тормозного электромагнита. Это в свою очередь, позволяет уменьшать габариты и потребляемую м ощность тормозного электромагнита и, соответственно, уменывить емкость конденсатора, запасенная энергия которого и используется для питания обмотки тормозного электромагнита и создания им тягового усилия. Выполнение толкателей в виде тела качения, например, шарика, установленного с возможностью качения по перифе рии якоряj позволяет значительно уменьшить механические потери в контакте толкатель- якорь, так как при аксиальных перемещениях якоря шарик будет не скользить, а перекатьгоаться по периферии якоря с минимальным трением. Это позволяет не только уменьшить необходимые тяговые усилия обоих электромагнитов, но и увеличить надеж

10

15

20

25

30

35

5

0

ность конструкции за счет исключения заклинивания толкателя.

Формула из обре.тения

1. Тормозной электродвигатель, содержащий растормаживающий и тормозной электромагниты, каждый из. которых выполнен с ярмом с обмоткой и установлен на неподвижной части электродвигателя, якорь, подпружиненный упругим элементом к тормозному диску, установленному на валу с возможностью осевого перемещения, мостовой выпрямитель, в диагональ которого включена обмотка растормаживающего электромагнита, и конденсатор, параллельно которому через нормально замкнутьш контакт подключена обмотка тормозного электромагнита, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксгшуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочем - расторможенном состоянии, наружная поверхность якоря по периферии имеет в сечении клинообразную форму, упругий элемент выполнен в виде толкателей, подпружиненных в радиальном направлении к клинообразной поверх- ности якоря со стороны растормаживающего электромагнита, тормозной электромагнит установлен напротив якоря со стороны, противоположной растор-. маживающему электромагниту, а конденсатор включен последовательно с обмоткой растормаживающего электромагнита.

2о Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что углы наклона сторон клинообразной поверх- ности якоря относительно оси вала электродвигателя выполнены различ- по величине, причем угол со стороны растормаживающего электромагнита больше угла со стороны тормозного электромагнита.

3, Эле ктродвигатель по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что толкатель выполнен в виде тела вращения и установлен с возможностью качения по периферии якоря.

1

rw ar

т

20

h

Фuг.Z

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам со встроенным тормозом. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии. Электродвигатель содержит растормаживающий электромагнит 7 с ярмом 8 и обмоткой 9, тормозной электромагнит 4 с якорем 5 и обмот/7 У//////////Л с S (Л Фиг,.

15 Ю

Редактор Р.Цицика

Составитель А.Трепутнева

Техред о.СопкоКорректор Т,Колб

Заказ 3404/53 Тираж 631 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.