Бесконтактная электромагнитная муфта скольжения Советский патент 1981 года по МПК H02K49/02 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно, к электромагнитным муфтам скольжения и может быть использовано для регулирования частоты вращения производственных механизмов, в первую очередь в маломощных приводах. Известны самовозбуждающиеся элект ромагнитные муфты скольжения с обмот кой возбуждения, подключенной через выпрямитель и контактны.е кольца к фазной обмотке якоря В самовозбуждающейся муфте обеспечивается автоматическое увеличени тока возбуждения и момента с увеличением скольжения, поэтому частота вращения такой муфты мало меняется от нагрузки (жесткая механическая характеристика). Недостатком этих муфт является н личие на якоре фазной обмотки и щеточного контакта, снижающих надежность конструкции. Известны бесконтактные электромагнитные муфты скольжения, содержа ;ие ведущий и ведомый валы, массивный якорь и индуктор, снабженный немагнитной гильзой, соединяющей ряды зубцов-полюсов , расположенных в п;ахматном порядке, и неподвижной кольцевой катушкой возбуждения 2. Такие муфты скольжения по сравнению с другими более надежны в эксплуатации, поскольку их вращающиеся части не имеют обмоток, и выполнены массивными, но недостатком этих муфт является то, что частота вращения ведомого вала такой муфты сильно зависит от величины нагрузки (мягкие механические характеристики). Для повышения жесткости механических характеристик этих муфт требуется применение достаточно сложнрлх автоматических регуляторов с использованием вспомогательных электрических машин-тахогенераторов. Известны также бесконтактные элек тромагнитные муфты скольжения, содержащие коаксиально расположенные зубчатый статор с обмоткой возбуждения, зубчатые ведущую полумуфту и ведомую полумуфту с короткозамкнутой обмоткой, размещенные в зубцовой зоне статора постоянные магниты и дополнительную обмотку, к которой подключена через выпрямители обмотка возбуждения ГЗ. Муфты такой конструкции являются самовозбуждающимися, но величина тока возбуждения не зависит от тока в якоре и, следовательно, муфта обладает мягкими механическими характеристиками. Известна также бесконтактная электромагнитная муфта скольжения, содержащая установленные соответственно на ведомом и ведущем валах ма сивный якорь и основной индуктор с двумя рядами зубцов-полюсов, расположенных в шахматном порядке, и с немагнитной гийьзой, закрепленной между указанными рядами зубцов, обмотку возбуждения, размещенную в корпусе, дополнительную обмотку, со стоящую из катушек, подключенных че рез регулируемый выпрямитель к обмо ке возбуждения t lНедостатком ее является малая сп собность скорости вращения.ведомого вала при изменении нагрузки, что обусловлено мягкой механической характеристикой муфты. Цель изобретения - повьниение ста бильности скорости вращения ведомог вала при изменении нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что муфта снабжена дополнитель ным индуктором и на его поверхности обращенной к якорю, выполнены зубды на которых размещены катушки дополнительной обмотки, дополнительный индуктор установлен между рядами зубцов основного индуктора и неподвижно связан с корпусом посредство немагнитной прокладки. Оптимальное число зубцов-полюсов дополнительного индуктора вдвое больше числа зубцов-полюсов основно индуктора. На фиг. I, показана муфта, продольный разрез , на фиг. 2 - зубцы полюса основного и дополнительного индукторов, поперечш-ш разрез; на фиг. 3 - развертка активной части якоря с обозначенными контурами зуб цов-полюсов основного и дополнительного индукторов, а также токов в массиве якоря. Муфта содержит закрепленные нл подшипниках массивный якорь 1, основной индуктор 2, соединенный с валом приводного двигателя 3 и снабженный двумя рядами зубцов-полюсов 4 и 5, расположенных в шахматном порядке и соединенных немагнитной гильзой 6, дополнительный индуктор 7 с катушками дополнительной обмотки 8, обмотку возбуждения .9, закрепленную в корпусе 10. Положение дополнительного индуктора 7 относительно корпуса 1б зафиксировано кольцом 11 из изоляционного материала. Для уменьшения вихревых токов магнитопровод дополнительного индуктора 7 может быть выполнен шихтованным. Устройство работает следующим образом. Магнитопровод муфты предварительно намагничивается для создания остаточного магнитного потока. При наличии разности частот вращения основного индуктора 2 и якоря 1, в последнем под действием остаточного магнитного потока наводятся вихревые токи, замыкающиеся в массиве якоря по контурам, показанным на фиг.З. Эти токи создают магнитный поток реакции якоря, часть которого замыкается по магнитопроводу дополнительного индуктора 7 (фиг.2), воздушному зазору с немагнитной гильзой 6 в нем и якорю 1. Вследствие вращения основного индуктора 2 относительно дополнительнительного индуктора 7 магнитные потоки в зубцах-полюсах дополнительного индуктора 7 периодически меняют свои направления с частотой, пропорциональной числу зубцов-полюсов основного индуктора и частоте его вращения. В катушках дополнительной обмотки 8 наводятся ЭДС, зависящие от величины токов в массивном якоре 1. Под действием этих ЭДС через выпрямитель (не показан) и катушку возбуждения 9 протекает ток, создающий основной магнитный поток, складывающийся с остаточным.магнитным потоком муфты. Это вызывает увеличение тока в якоре 1 и передаваемого муфтой момента с одновременным увеличением магнитного потока реакции якоря 1, замыкающегося по дополнительному индуктору 7. Наводимая в дополнительной обмотке

5

8)jl.(; и протекающий под ее Д(.;нс1вис ток н цени цополнитекьная обмо гкя 8 ныпрямнтцль - обмотка иочбуждения 9

а также осионпой махнитиын гюток увеличиваются, ток в якоре вновь возрастает и т.д.

Регулированием тока возбуждения устанавливается такая его величина, при которой муфта имеет на холостом ходу заданную частоту вращения. Рос нагрузки вызывает снижение частоты вращения ведомой части муфты, ток в якоре 1 несколько увеличится с ротом скольжения якоря 1 относительно основного индуктора 2, возрастает магнитный поток реакции якоря 1 и ЭДС, наводимая в дополнительной обмотке 8. Ток в обмотке возбуждения

9становится больше первоначально установленного на величину, пропорциональную приросту нагрузки. Передеваемый муфтой момент увеличивается и заданная частота вращения восстанавливается.

Таким образом, предлагаемая муфт с массивным якорем работает в режиме самовозбуждения, причем, в отличие от известной, ток в обмотке возбуждения увеличивается в соответствии с ростом нагрузки, обеспечивая жесткие механические характеристики и большую стальность скорости ведомого вала.

Оптимальное число зубцов-полюсов дополнительного индуктора 7 равно удвоенному числу зубцов-полюсов основного индуктора 2 (фиг.З). В этом случае смена направлений магнитных потоков в зубцах-полюсах дополнительного индуктора 7 происходит одновременно и ЭДС, наводимые в отдельных катушках, совпадают по фазе.

Немагнитная гильза 6 вращается синхронно с магнитным полем реакции якоря 1 и никакого влияния на него в установившихся режимах не оказывае

Поскольку мощность, потребляемая муфтой на возбуждение, составляет 0,5-3% от передаваемой, увеличение за счет немагнитной гильзы 6 воздущного зазора между дополнительным .индуктором 7 и якорем 1 не имеет особого значения.

Прахщагаемая ко}гструкция позволяет повысить жесткость механических характеристик бесконтактных электромагнитных муфт скольжения н совм- сI тить их высокую надежность с присущими самовозбуждающимися муфтами с фазными якорями хороишми регулировочными свойствами.

Формула изобретения

(

1.Бесконтактная электромагнитная муфта скольжения, содержащая установленные соответственно на ведомом

и ведущем валах массивный якорь и основной индуктор с двумя рядами зубцов-полюсов, расположенных в шахматном порядке, и с немагнитной гильзой, закрепленной между указанньми рядами

зубцов, обмотку возбуткдения, размещенную в корпусе, дополнительную обмотку, состоящую из катущек, подключенных через регулируемый выпрямитель к обмотке возбуждения, о т л ичающаяся тем, что, с целью повышения стабильности скорости вращения ведомого вала при изменении кагрузки, муфта снабжена дополнительньм индуктором, и на его поверхности, обращенной к якорю вьтолнены зубцы, на которых размещены катушки дополнительной обмотки, дополнительный индуктор установлен мелзду рядами зубцов основного индуктора и неподвижно связан с корпусом посредством

немагнитной прокладки.

2.Бесконтактная электромагнитная муфта скольжения по п.1, о т л и чающаяся тем, что число зубцов дополнительного индуктора выбрано в два раза больщим числа зубцовполюсов основного индуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шаров B.C. Электромагнитные муфты скольжения. Госэнер1оиэдат,

19518, с. 69, рнс. 34.

2.Авторское свидетельство СССР №329628, кл. Н 02 К 49/04, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР №426289, кл. Н 02 К 49/02, 1972.

4.Заявка Франции № 2275926, кл. Н 02 К 49/02, 1976.

11 if 7 S t в 5 фи&.