Электромагнитное сцепление Советский патент 1979 года по МПК F16D27/00 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ СЦЕПЛЕНИЕ В известной муфте якорь находится под действием только возвратных пружин, усилие которых соизмеримо с весом якоря и связанных с ним частей, однако в устройствах, имеющих нормально замкнутый пружинный тормоз, создающий рабочий момент сцепления, для отключени.я которого необходимо преодолеть значительные усилия силовых пружин при максимальном зазоре в ненасыЙенной магнитной системе, практически линейной ), принятое соотношение площадей полюсов не обеспечивает требуемых временных параметров переключения, т.к. между якорем и магнитопро водом в момент включения имеется максимальный рабочий зазор, а магнитное сопротивление стали практически равно нулю. Цель изобретения - обеспечить мак симальное тяговое усилие в момент включения. Для этого в известном электромагнитном сцеплении, содержащем кольцевой магнитопровод с обмоткой возбуждения и якорь, отношение площади тор цового сечения цилиндрических частей магнитопровода к общему его сечению находится в пределах от 1/3 до 2/5 (от 1/6 до 1/5 в пересчете на один полюс), На фиг, 1 показано описываемое сцепление муфта-тормоз в заторможенном состоянии, продольный разрез; на фиг. 2 - магнитопровод, продольны разрез; на фиг. 3 -то же, поперечный разрез. Электромагнитное сцепление содержит цилиндрический магнитопровод в ви де подвижного корпуса 1 и неподвижного корпуса 2 с обмоткой 3 возбуждени и якоря 4. Корпус 1. и якорь 4 установлены на втулке 5. Якорь 4 жестко связан с нажимным диском муфты 6 пос редством распорных втулок 7 и винтов 8, расположенных в расточках ступицы 9, жестко соединенной с втулкой 5. Якорь 4 одновременно служит нажимным диском тормоза. На ступице 9 установлены опорные регулировоч ные элементы 10 и 11, ограничивающие ход якоря 4 и нажимного диска б, а также комплекты дисков муфты и тормоза: внутренние 12 и внешние 13. В цилиндрических расточках ступицы 9 установлен комплект силовых пру жин 14. При этом в электромагнитной муфте для увеличения усилия трогания (тягового усилия) отношение площади торцового сечения цилиндрических частей полюсов к общему сечению магнито провода находится в пределах от 1/3 до 2/5, что обусловлено следующим. Так как в нормально замкнутых систе мах необходимо преодолеть рабочее (т.е. создающее полный момент сцепления) усилие пружин при наибольшем зазоре в магнитопроводе, то вьшолнение условия трогания обычно приводит к необходимости существенного увеличения магнитодвижущей силы обмотки и, соответственно, ее размеров. Поэтому возможность получения наибольшего в данном габарите уилия трогания весьма важно, так как оно влияет на . время переключения. Физически такая возможность вытекает из того, что при расширении диаметральных размеров обмотки 3 сечение цилиндрических частей магнитопровода, включая полюсы, будет стремиться к нулю, при расширении же магнитопровода. за счет сжатия радиального размера обмотки - к нулю стремится МДС. В обоих этих предельных случаях сила тяги будет практически равна нулю, что свидетельствует о наличии оптимального соотношения сечений. При определении этого соотношения продольные (аксиальные) размеры магнитопровода приняты фиксированными, что позволяет унифицировать якори муфт разных видов, использовать одни и те же шаблоны для изготовления катушек и избежать глубокого насыщения спинки корпуса 2 при притянутом якоре (т.е. при малом рабочем зазоре). Принимая во внимание изложенные данные и учитывая, что в исходном положении якоря магнитное сопротивление контура сосредоточено в рабочем зазоре таХ можно установить, что практически максимальное значение силы трогания обеспечивается при отношении площади Зц торцового сечения цилиндрических частей стали магнитопровода к общей площади S торцевого сечения его в пределах от -у т.е. i4 4ji- / 2. J it 5 В идеализированном магнитопроводе приняты следующие обозначения: иц - площадь стали сечения, охватывающего обмотку; Зц - площадь стали сечения, охватываемого обмоткой; 32 - общая площадь торцового сечения, определяемая заданными габаритными диаметрами D и d магнитопровода; - площадь полюса (остальные обозначения ясны из чертежа). Обозначим Зп КпЗц. г .Кп i ;2-. -.2 - 1-ui - - к Чл lAa (И-К) ; К 1; f коэффициент заполнения окна медью. Тяговде усилие (на двух полюсах) Индукция Вд на полюсе XJQ-Jyy, . , d. тах э где - эквивалентное сопротивление балластных зазоров; Л/- магнитная роницаемость; 3, - ампервитки обмотки. Ампервитки обмотки выражаются через площадь окна So и плотность тока А: ST „ „ з где ST - площадь торца обмотки;к г 2ТС to длина обмотки возбуждения; Гер- средний радиус обмотки возбуждения. Учитывая, что S + Зц t §ц, (4)2 S J. const. Используя (3) и (2) и выражая все площади через Зц, имеем из (1) Р ,,,-8ц(1+К Зщ,(5) Kj-Kj rconet. Экстремум (максимум) силы имеет мес4 0 г откуда после диЛФето при dSm ренцирования (5) 5ц и упрощения име 2 &г-Зц-10 i))Sm 52-5u-, (л rfo )Зц, -|-5д . Так как зависимости вида (5) имею достаточно расплывчатый максимум, вы годно несколько сдвинуться, от точки теоретического экстремум вправо, т.е в сторону больших Su и меньших , что даст экономию меди и уменьшит мощность обмотки почти без изменения силы Р. Ограничиваясь отклонением силового усилия от теоретического максимума в поеделах 2,5 + 3%, найдем, что ) при ,4$j,l70,353Sj;7 (°-бЗг)тт17-ОИ44. т.е. РОПТ отличается от всего на 2,8%, тогда как обмотка уменьшается на /Таким образом, оптимальное соотно- шение площадей, обеспечивающее практически-максимапьное (оптимальное) тяговое усилие, лежит в пределах. М .- Su, 2 Предлагаемое сцепление работает следующим образом: При подаче тока в обмотке 3 возбуждения возникает магнитный поток, который замыкается через корпуса 1 и 2 и якорь 4, что вызывает притяжение якоря 4 к корпусу 1. При этом, в соответствии с выбранным оптимальным геометрическим соотношением в магнитопроводе обеспечивается максимально возможная при данных габаритах величина начального усилия притяжения якоря. Предлагаемое сцепление обладает при заданной силе пружин повышенной надежностью и быстродействием за счет увеличения избыточной силы трогания якоря или увеличивает тормозной момент путем увеличения силы пружин. Формула изобретения Электромагнитное сцепление, содержащее кольцевой магнитопровол с установленной в его торцовой расточке обмоткой возбуждения и якорь ли чающееся тем, что, с целью обеспечения максимального тягового усилия в момент включения, отношение площади торцового сечения полюсов магнитопровода к площади его общего сечения принято 1/3 - 2/5. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. О.Н.Татур.Конструкции управляемых муфт за рубежом, 1963, с. 16, фиг. 3. 2. Заявка 2041138 от 10.07.1974. по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.