Электромагнитная муфта Советский патент 1992 года по МПК H02K49/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным устройствам передачи вращательного движения от двигателя внутреннего сгорания к переменным нагрузкам, например, в автомобилях.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение диапазона изменений момента сцепления.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены осевое и поперечное сечения муфты; на фиг, 3 - распределение магнитных потоков при различном токе обмотки возбуждения; на фиг. 4 - зависимости относительного момента сцепления от относительной величины скорости скольжения при различном сопротивлении короткозамкнутых обмоток двухсекционного якоря.

Электромагнитная муфта содержит вал 1 из немагнитного материала, на который через подшипники посажен якорь 2 и жестко закреплен индуктор 3. Якорь 2 имеет сплошное или наборное из пластинок кольцо 4 из магнитомягкого материала с зубцо- вой структурой на внутренней поверхности, в пазы которой укладываются проводники короткозамкнутой обмотки 5. По образующей кольца якоря или по его окружности имеется несколько секций а, Ь, с, d, в которых сделаны короткозамкнутые обмотки из проводников разного сечения или различного удельного сопротивления. Примером реализации такой короткозамкнутой обмотки для случая, когда 4 секции якоря представляют собой четыре кольца, может служить рамка из меди или алюминия, которая складывается в пазы зубцов кольца 4. и между секциями имеет перемычки, так что каждая секция имеет свою короткозамкну- тую обмотку. Толщина рамки в секциях находится в отношении 1:2:4-8, так же

2

О

о

00 Ч)

соотносится их электрическое сопротивление

Якорь 2 имеет фланец 6, которым он связывается с двигателем.

Индуктор 3, жестко сидящий на связанном с нагрузкой валу 1, имеет магнитопро- воды 7, кольцевой постоянный магнит 8, намагниченный в осевом направлении, кольцевой магнитный шунт 9, навитый из магнитомягкой ленгы, и обмотку возбуждения 10, Магнитный шунт 9 замыкает магни- топроводы 7 через воздушный зазор 11 Магнитопроводы 7 выполнены в виде чаш с цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями, которые проф- резерованы так, что образуется зубцовая структура 12. Магнитопроводы 7 прижимаются к постоянному магниту 8 навстречу друг другу, причем зубцы одного магнито- провода проходят в промежутки другого, образуя полюса чередующейся полярности. Угловой шаг зубцов в якоре 2 и индукторе 3 выбирается одинаковым, что обеспечивает сцепление в синхронном режиме. Диаметры якоря 2 (внутренний) и индуктора 3 выбираются такими, чтобы между ними образовался небольшой (менее 1 мм) зазор 13. Сечения магнитопроводов 7 и шунта 9 выбираются такими, чтобы они пропускали без насыщения суммарный поток от постоянного магнита 8 и шунта 9.

Работает муфта следующим образом. При отсутствии тока в обмотке возбуждения 10 магнит ный поток постоянного магнита 8 - Фм (фиг. 3) разделяется на два потока: Фс, проходящий через зазор 13 и создающий усилие сцепления, и Фш, проходящий через шунт 9. Соотношение потоков Фс и Фш определяется соотношением магнитной проводимости соответствующих контуров и в конечном итоге соотношением величин зазоров 11 и 13.

Для выключения сцепления в обмотку возбуждения 10 подается ток . Этот ток создает магнитодвижущую силу, компенсирующую напряженность поля постоянного магнита в зазоре 13. Весь поток Фм проходит через шунт 9. Равенство нулю потока Фс делает равным нулю усилие сцепления. Такой режим используется при запуске двигателя, стоянке работающим двигателем, движении накатом. Наличие шунта резко снижает величину тока Ь, так как он должен компенсировать магнитное сопротивление зазора 11, а не расстояния между проводзми 7.

В некоторых случаях, например, при использовании муфты в трансмиссионной системе, требуется периодическое увеличение усилия сцепления. Для этого в обмотку возбуждения 10 подается ток другой полярности. При некотором значении Нр весь поток

постоянного магнита 8 будет проходить через зазор 13. Дальнейшее увеличение тока приведет к большему увеличению потока через 13 за счет магнитного потока через шунт 9. Магнитный поток через зазор 13 может

достигать значения, большего 2 Ф«, что увеличивает усилие сцепления в 4 раза (Фм/Фс), так как момент сцепления муфты Мс пропорционален квадрату потока через зазор 13, В результате возможно увеличение усилия сцепления в 5-8 раз.

На фиг, А приведены зависимости относительного момента сцепления от относительной скорости скольжения при якоре из двух секций с сопротивлением короткозамкнутой обмотки в одной секции Ra, в другой - Нь Mm максимальный момент сцепления при , a Sm - скорость скольжения, соответствующая моменту Мт Приведены три кривые для отношения сопротивлений

Rb/Ra равного 1, 4 и 8. При Rb/Ra 1, чему соответствует одиосекционный якорь, величина максимального момента больше, чем в двух других случаях Однако при увеличении скорости скольжения момент сцепления быстро падает, так, например, при десятикратном увеличении скорости скольжения момент сцепления снижается до менее 0,2 максимального Мт. При Rb/Ra S максимальный момент составляет только 0,65 Мт, но даже десятикратное увеличение скорости скольжения не снижает момент сцепления ниже 0,5 Мт, Это позволяет существенно уменьшить величину Sm и повысить КПД муфты.

Фор мула изобретения

Электромагнитная муфта, содержащая якорь из ферромагнитного материала с зубцами и короткозамкнутой стержневой обмоткой, индуктор с переменно-полюсной

магнитной системой, состоящий из двух ког- теобразных полюсных чашек, между которыми концентрично установлены аксиально намагниченный постоянный магнит и кольцевая катушка возбуждения, отличаю0 щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона регулирования момента сцепления, она снабжена кольцевым шунтом из ферромагнитного материала, жестко закрепленного на одной из полюсных

5 чашек индуктора м установленного с зазором относительно другой чашки, а стержни короткозамкнутой обмотки имеют разное электрическое сопротивление.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение КПД и расширение диапазона регулирования момента сцепления. Электромагнитная муфта содержит вал 1 из немагнитного материала, на котором на подшипниках установлен якорь 2 с пазами, в которые уложены стержни короткозамкнутой обмотки 5. По образующей якоря имеется несколько секций, в которых выполнены короткозамкнутые обмотки из стержней разного сечения или различного удельного сопротивления. Индуктор 6 с переменно-полюсной магнитной системой состоит из двух когтеобрззных полюсных чашек 7, между которыми концентрично установлены аксиально намагниченный постоянный магнит 8. кольцевой шунт 9 и кольцевая катушка возбуждения 10. При этом расширяется диапазон скольжений, в котором момент остается практически неизменным, что повышает диапазон регулирования И.КПД муфты. 4 ил. Ё

П

Фиг

13

ю

8

Ц Ф„-Фш

Ґ Фш ;(

V

7to fy/hs1

Редактор О.Стенина

4ш, Составитель В.Никаноров

Техред М.Моргентал

Корректор

1749989

(

N

фс-фм+ф&

Ш

1 ФигЗ

8

Корректор Н.Ревская

/77