Электродвигатель постоянного тока с электромагнитной фрикционной муфтой Советский патент 1979 года по МПК H02K7/11 

1

Изобретение относится к электроприводам постоянного тока и может быть использовано, например, в маломощных электроприводах транспортных машин.

Известны электродвигатели постоянного тока со встроенной фрикционной электромагнитной муфтой сцепления, обмотка которой включена последовательно с якорем электродвигателя 1. В известных устройствах значительно уменьшены вес и габаРИТЫ муфты за счет ее обмотки, так как используется форсировка обмотки муфты двигателем. При пуске электродвигателя по обмотке муфты протекает пусковой ток электродвигателя, а в установившемся режиме - номинальный ток, соответствуюш,ий номинальной нагрузке электродвигателя.

Однако использование муфты сцепления ограничивает область применения указанного привода. При нагрузке, меньшей тока отпускания муфты, происходит отсоединение механизма от электродвигателя. Папример, в электроприводе транспортной машины невозможно использование подобных устройств, так как при движении на горизонтальных участках пути нагрузка электродвигателя незначительна по сравнению с движением на подъем, а движение под гору может быть даже связано с переходом

тока электродвигателя через нулевое значение с последующим изменением его знака. Кроме того, в случае неисправности обмотки муфты (замыкания всей обмотки либо ее части) происходит также отсоединение электродвигателя от механизма, т. е. выход из строя всего Зстройства.

Известны также электродвигатели постоянного тока с фрикционной электромагнитной муфтой, снабженной пусковой, включенной последовательно с якорной обмоткой электродвигателя и удерживающей обмотками и ключом, шунтирующим пусковую обмотку муфты 2.

В указанном устройстве диапазон возможных нагрузок электродвигателя расширен, так как шунтирование пусковой обмотки муфты ключом после ее срабатывания обеспечивает работу электродвигателя во всем диапазоне возможных нагрузок.

Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение процесса разгона электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном электродвигателе нодпружиненные полумуфты установлены друг относительно друга без зазора, а вход ключа подсоединен к якорной обмотке электродвигателя.

На фиг. 1 показан электродвигатель с электромагнитной муфтой; на фиг. 2 - электрическая схема включения; на фиг. 3 - кривые завнсимости скорости вращения электродвигателя от нагрузки (тока) и скорости вращения и тока электродвигателя от времени.

Предложенный привод содержит ведущий диск 1 с фрикционной накладкой 2, закрепленный посредством штифта 3 на валу 4 электродвигателя 5. Ведомый диск 6, выполненный из магнитомягкого материала, пружиной 7 прижат к ведущему диску 1 и укреплен на ведомом валу 8 с возможностью аксиального перемещения (щлицевое соединение). На переднем щите 9 привода, являющемся магнитопроводом муфты, установлена обмотка 10 муфты. Обмотка 10 муфты включена последовательно с якорной обмоткой электродвигателя 5. Ключ 11 подключен своим входом 12 к якорной обмотке 13 электродвигателя, а выходом 14- к обмотке муфты 15.

При подаче напряжения пусковой ток электродвигателя, протекающий через обмотку муфты, вызовет притягивание ведомого диска 6 к магнитопроводу 9 муфты и тем самым расцепление ведущего 4 и ведомого 8 валов. Разгон электродвигателя 5 осуществляется без нагрузки на его валу 4. По мере разгона ток, потребляемый якорем электродвигателя, уменьшается, а электродвижущая сила, индуктируемая в якорной обмотке электродвигателя, увеличивается. Ключ И, настроенный на срабатывание при напряжении, пропорциональном скорости вращения электродвигателя и снимаемом с якорной обмотки 13 электродвигателя, срабатывает в момент достижения электродвигателем требуемой скорости вращения. При этом выходом 14 ключа И обмотка муфты 15 замыкается накоротко, ведомый диск 6 под действием пружины 7 отходит от магнитопровода 9 и прижимается к ведущему диску 1. Ведомый 8 и ведущий 4 валы сцепляются за счет сил трения фрикционной накладки 2 относительно ведомого диска 6.

Предложенный привод не теряет работоспособности при замыкании всей обмотки либо ее части, тогда как в известных устройствах в этих условиях происходит либо расцепление электродвигателя и нагрузки, либо, чтобы этого не случилось, приходится снабжать муфту удерживающей обмоткой. Следует отметить, что в предложенном приводе замыкание обмотки муфты накоротко после завершения разгона электродвигателя повышает его надежность за счет повышения надежности обмотки муфты, работающей только во время разгона электродвигателя.

Отметим, что особенность предложенного привода, заключающаяся в разгоне электродвигателя вхолостую, позволяет использовать его для управления режимом пуска электродвигателя и уменьшения потребного числа ступеней пусковых сопротивлений электродвигателя.

На фиг. 3 кривая 16 изображает режим пуска электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения с тремя носледовательно выводимыми ступенями пусковых сопротивлений (зависимость скорости

вращения электродвигателя от нагрузки); кривые 17, 18 - соответственно зависимости тока и скорости электродвигателя от времени; 19 - естественная, 20, 21, 22 - искусственные механические характеристикн электродвигателя; 23, 24, 25 - соответственно заданные значения пускового тока, тока переключения и тока нагрузки электродвигателя; 26 - ток срабатывания муфты.

Рассмотрим режим пуска предложенного привода с тем же ограничением пускового тока, что и изображенный на фиг. 3.

Так как пусковой ток 23 больше тока срабатывания муфты 26, то при включении

привода муфта сработает и отсоединит электродвигатель от нагрузки. Разгон электродвигателя осуществляется по характеристике 22 (наклон характеристики определяется суммарным сопротивлепием Я1$.орной

обмотки электродвигателя и обмотки муфты) до тех пор, пока электродвигатель не достигнет скорости вращения 27, а ток электродвигателя не уменьшится до значения тока отпускания муфты. Муфта должна быть рассчитана таким образом, чтобы ток отпускания был не более тока 28, определяемого пересечением горизонтали, проведенной из точки 29 естественной характеристики 19 электродвигателя, с характеристикой 22. Шунтирование обмотки муфты ключом по достижении двигателем скорости 27 приводит к отпусканию муфты, т. е. к соединению электродвигателя с нагрузкой, что характеризуется скачком тока 30,

29 и выходом электродвигателя на рабочий режим по характеристике 19. Кривые 31, 32, 33 изображают режим пуска предложенного привода.

Таким образом, предложенный привод требует только одну ступень пускового сопротивления, которой является сопротивление обмотки муфты либо при недостаточности его суммарное сопротивление обмотки муфты и добавочного сопротивления, включенного последовательно с обмоткой муфты.

Из рассмотрения пусковой диаграммы предложенного привода видно, что бросок

тока 30, 29, вызванный срабатыванием муфты, не превышает заданного значения пускового тока электродвигателя ири скоростях вращения выше скорости 27. Так как ЭДС, индуктируемая в якорной обмотке электродвигателя, пропорциональна скорости враш,ения, то ключ 11, срабатываюш,ий от ЭДС, пропорциональной скорости 27, и подключенный своим входом 12 к якорю 13 электродвигателя, а выходом 14 - к обмотке муфты 15, обеспечивает ограничение броска тока электродвигателя не выше заданного значения. Примером подобного ключа может быть электромагнитное реле, обмотка которого подключена к якорной обмотке электродвигателя, а замыкающий контакт - параллельно обмотке муфты.

Таким образом, выполнение муфты как муфты расцепления, управление шунтирующим обмотку муфты ключом по сигналу, пропорциональному скорости вращения электродвигателя, позволяет повысить надежность электродвигателя и упростить процесс его разгона.

6 Формула изобретения

Электродвигатель постоянного тока с электромагнитной фрикционной муфтой, содержащей размещенный в корпусе электродвигателя электромагнит с обмоткой, включенной последовательно с якорной обмоткой электродвигателя и шунтированной ключом, и две подпрулсиненные полумуфты, одна из которых соединена с выходным валом, а другая - с валом электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения управления процессом разгона электродвигателя, полумуфты установлены одна относительно другой без зазора, а вход ключа подсоединен к якорной обмотке электродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кулебакнн В. С., Нагорный В. Д. Электропривод самолетных агрегатов и механизмов, М., Оборонгиз, 1958, с. 56-57,

328329

2. Патент США № 3866960, 290-38, 18.02.75.