Линейный электромагнитный тормоз Советский патент 1987 года по МПК H02K49/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным тормозам постоянного тока с распределенной обмоткой индуктора, и может быть использовано в линиях покрытий прокатки и продольной резки электропроводных лент для создания постоянного их натяжения, для торможения механизмов и устройств поступательного и возвратно-поступательного движения.

Цель изобретения - повышение удельного тормозного момента.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого электромагнитного тормоза с биметаллическим якорем; на фиг. 2 - распределение обмоток предлагаемого тормоза; на фиг. 3 - то же, известного тормоза:, на фиг. 4 и 5 - кривые распределения магнитодвижущих сил в зазоре предлагаемого электромагнитного тормоза и известного, построенные в предложении равенства всех геометрических размеров тормозов и одинаковой величине магнитодвижущих сил пазов; на фиг, 6 - экспериментальные кривые распределения магнитной индукции в зазоре предлагаемого .тормоза (пунктирные линии) И известного (сплошные линии); на фиг. 7 - экспериментальные зависимости удельных тормозных усилий предлагаемого тормоза (сплошная линия) и известного (пунктирные линии).

Электромагнитный тормоз (фиг. 1) состоит из индуктора 1 и якоря 2. Индуктор 1 представляет собой плоский магнитопровод с пазами, в которых размещена распределенная обмотка в виде совокупности замкнутых эле- ментов 3 0-образной формы. Ширина всех упомянутых элементов, т.е. расстояние между активными сторонами одинаково и равно длине зубцового деления магнитопровода индуктора 1. Активные стороны каждого элемента 3 уложены в рядом расположенные пазы магнитопровода и закреплены с помощь клиньев (на фиг. 1 клинья не показаны) или посредством заливки пазов эпоксидной смолой.

Лобовые части замкнутых элементов 3 0-образной формы, расположенные с каждой из сторон магнитопрово- да индуктора, подключены к клеммам 4 и 5, соединенным соответственно с положительным и отрицательньм полюсами источника 6. постоянного тока.

5

0

5

При этом постоянный ток в активных сторонах всех названных элементов 4 имеет одинаковое направление.

В электромагнитном тормозе (фиг.1) индуктор 1 является односторонним. Поэтому для уменьшения сопротивления путей зам1)1кания магнитного пото,- ка и улучшения характеристик тормоза якорь 2 выполнен биметаллическим, т.е. содержащимферромагнитную -подкладку и немагнитное покрытие из материала с высокой электрической проводимостью, например меди. Причем немагнитное покрытие крепится к ферромагнитной подкладке со стороны, обращенной к поверхности индуктора 1.

Если же якорь 2 представляет из себя немагнитную полосу, например медную и алюминиевую,, то индуктор в этом случае необходимо вьтолнять двухсторонним, т.е. состоящим из двух односторонних индукторов 1 описанной конструкции, установленных друг над другом с зазором, в котором движется якорь 2.

Электромагнитный тормоз работает следующим образом.

При подключении замкнутых элементов 3 0-образной формы к источнику 6 постоянного тока в зоне индуктора 1 и за его пределами возбуждается стационарное магнитное поле. При движении якоря 2 в этом поле в нем индукцируется электродвижущая сила, обуславливающая возникновение электрического тока. В результате взаимодействия электрического тока в якоре. 2 со стационарным магнитным полем индуктора 1 создается электромагнитное тормозное усилие, действие которого направлено в сторону, противополож- ную направлению движения якоря 2. Повышение эффективности работы

предлагаемого электромагнитного тормоза, по сравнению с известным физически объясняется следз ющим образом.

Известно, что величина усилия

электромагнитного тормоза постоянного тока пропорциональна квадрату магнитной индукции в зазоре между индуктором 1 и якорем 2, которая, определяется магнитодвижущей силой в зазоре и удельной проводимостью воздушного зазора

В

S S

Чгде В - магнитная индукция;

Рл - магнитодвижущая сила обмот- ки индуктора 1 на один зазор;

удельная магнитная проводимость воздушного зазора,

., - S- IWo/S. О - воздушный зазор.

Следовательно, электромагнитное усилие тормоза постоянного тока пропорционально квадрату магнитодвижуще силы, приходящейся на один зазор.

На фиг. 2 схематично изображены индукторы предлагаемого электромагнитного тормоза, а на фиг. 3 известного электромагнитного тормоза. Крестиками и точками условно показаны направления постоянного тока в активных сторонах обмоток индукторов. На фиг. 4 и 5 приведены зависимости, характеризующие распределение магнитодвижущих сил в зазоре упомянутых индукторов. Построение распределения магнитодвижущих сил в зазоре выполнено следующим образом.

Ломаную линию магнитодвижущей силы чертят, передвигаясь слева направо по фиг. 2 и 3. На участлйх, не имеющих проводников с током, величина магнитодвижущей силы не изменяется и изображается горизонтальной линией. В каждом пазу магнито- провода индуктора находятся провод- йики с током, которые создают магнитодвижущую силу

wl

где W - число проводников в данном

пазе;

I - величина постоянного тока. Поэтому в зоне каждого паза магнитодвижущая сила в зазорах изменяется скачком. Величина скачка равна F, а направление скачка (вверх или вниз) определяется направлением постоянного тока.

Анализ зависимостей, представленных на фиг. 4 и 5.показывает, что

предлагаемый электромагнитный тормоз, в котором постоянный ток в активных сторонах всех замкнутых элементов 3 0-образной формы имеет одинаковое направление (фиг. 4) при одинаковых с электромагнитным тормозом геометрических размерах и одинаковой величине магнитодвижущей силы паза, развивает магнитодвижущую силу

i;

ей

ее

иу

2971874

на один зазор по величине в 2 раза превьпиающую магнитодвижущую силу, развиваемую электромагнитным тормозом (2), в котором постоянный ток

5 в половине пазов магнитопровода имеет одно направление, а в другой половине пазов - противоположное. Поэтому магнитное папе в Зазоре предлагаемого электромагнитного тормоза

fO также должно быть в 2 раза больше, чем у электромагнитного тормоза. В действительности в результате исследований установлено, что рост величины магнитного поля в зазоре пред/5 лагаемого тормоза составляет (1,4- 1,6) по отнощению к магнитному полю тормоза. Различие фактического роста величины магнитного поля в зазоре предлагаемого электромагнитного тор20 поза от его расчетного значения объясняется насыщением стали магнитопровода и замыканием части силовых линий магнитного потока за пределами индуктора 1, где магнитная проводи25 мость путей существенно ниже, чем в зоне индуктора 1.

Рост величины магнитного поля в зазоре в (1,4-1,6) раза (фиг, 6) обуславливает увеличение развивае30 мых этим полем тормозных усилий в (1,96-2,56) раза (фиг. 7) повышение эффективности торможения.

Вьтолнение обмотки индуктора 1 из замкнутых элементов 0-образной

35 формы, ширина которых равна величине зубцового деления магнитопровода, позволяет уменьшить длину лобовых частей. При этом снижается расход меди на изготовление обмотки индукто40 ра 1. Кроме того, в предлагаемом электромагнитном тормозе замкнутые элементы 0-образной формы не накладываются друг на друга. Поэтому отпа- ; дает необходимость в отгибе лобо45 вых частей, что позволяет уменьшить трудоемкость изготовления индуктора 1 .

Изготовление замкнутых одновитко- вых элементов 0-образной форма ха50 рактеризуется высокой технологичностью и относительной простотой. Для их производства могут быть применены прессы-автоматы, обеспечивак1щие механизацию труда и высокую произгг водительность.

Предлагаемое изобретение рекомендуется к использованию в линиях покрытий, продольной резки и прокатки для создания натяжения движупр хся

электропроводных лент, в механизмах и устройствах поступательного и воз- вратно-поступательного Д1вижения, на- пример, в транспортных системах для торможения, для получения нагрузки на валу испытуемых двигателей.

Формула изобретения

Линейный электромагнитный тормоз, содержащий плоский индуктор с пазами, в которых расположена распределенная обмотка, подключенная к двум клеммам, предназначенным для подключения к источнику постоянного

+РЯ ffj 4-Ff, +Fn +67 +Fn

1 Г1 ГЪГЪГЪГЪГ

+Fn Ffj -Fn -fn

ъгы ъп±п±п±л

тока, якорь в виде электропроводящей полосы, отделенный от индykтopa зазором и установленный с возможностью перемещения относительно него, о тлишающийся тем, что, с целью увеличения удельного тормозного усилия, обмотка индуктора выполнена в виде замкнутых элементов 0-образной формы, ширина которых в

направлении движения якоря равна зубцовому делению индуктора, а лобовые части указанных элементов, расположенных с каждой из сторон индуктора, подключены соответственно к

первой и второй клеммам.

Изобретение относится к области, электротехники. Цель изобретения- повышение удельного тормозного момента. Обмотка индуктора .1 выполнена в виде совокупности замкнутых элементов 3 0-образной формы, ширина которых в направлении движения якоря 2 равна длине зубцового деления магнитопровода индуктора 1. Каждый из упомянутых элеме: тов подключен к положительному и отрицательному полюсам источника 6 постоянного тока так, что в активных сторонах всех замкнутых элементов 3 О-образной формы постоянный ток имеет одинаковое направление. Лобовые части элементов 3 расположены по одну из сторон индуктора 1. Изобретение поаволяет уменьшить расход меди, упростить технологию изготовления тормоза. 7 ил. i (Л Фие./

Fn

Fn

ipus.4

p

F(i

n |2

-Fn

1±

.(0,235

Индуктор

H/rr iV

Составитель В. Никаноров Редактор Ю. Середа Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Заказ 792/59 Тираж 661Подписное

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