Электромагнитный тормоз Советский патент 1983 года по МПК H02K49/04 

1

Изобретение относится к электромеханическим элементам приводов вращения, в частности к электромагнитным устройствам для торможения валов машин,с механизмов и приборов.

Известны электромагнитные тормоза гистерезисного типа, предназначенные для создания тормозного момента, величина которого практически не зависит Q

от частоты вращения ротора при изменении последней в достаточно широком диапазоне от нулевого до максимального значения и может плавно регу.лироваться путем изменения величины тока возбуждения. Тормоза этого типа имеют обмотку возбуждения, питаемую постоянным током, магнитопровод - индуктор. разноименнопо.люсного типа с явно выраженными полюсными выступами и ро- 20 тор из листового магнитотвердого ма- териала с существенными потерями на гистерезис 1 .

Известен также электромагнитный гистерезисный тормоз с ротором в виде полого тонкостенного цилиндра, изготовленного из магнитотвердого (гистерезисного) материала и жестко задела ного в наружную гильзу из нефферомаг; нитного материала. В этом тормозе , цирный индуктор с когтеобразньИми полюсами располагается в полости гистерезисного)цилиндра 2.,

Недостатками указанных электромагнитных гистерезисных являются плохие энергетические показатели.

Наиболее близок к предлагаемому электромагнитный тормоз, содержащий ротор в виде полого тонкостенного цилиндра из гистерезисного материала, жестко заделанного в наружную обойму из неферромагнитного материала, обмотку возбуждения катушечного типа, магнитопроврд - индуктор разноимеиноПО.ПЮСНОГО типа с полюсными наконечниками из магнитомягкого материала, расположенный в полости гистерезис ного цилиндра, при этом ширина полюсных наконечников выбрана боЛее половины ПО.ЛЮСНОГО деления (3 ,

Недостатками известного злектрома нитного гистерезисного тормоза разноименнополюсного типа являются большие габариты и масса из-за неоптимального использования гистерезисных свойств магнитотвердого материала ротора, перерасход дорогого и.дефицитного магнитотвердого гистерезисного материала, а также повышенная стоимость тормоза. Цель изобретения - уменьшение габаритов и массы. Для достижения поставленной .цели полюсного деления индуктЬра выполнено с величиной, большей толщины гистереэисного цилиндра в 5-6 раз. На фиг. 1 показана активная зона тормоза, поперечное сечение; на фиг. 2, экспериментальная зависимость тормозного усилия F от соотношения толщины стенки д и величины полюсного деления -с . Устройство содержит гистерезиснЫй цилиндр 1 из магнитотвердого материал типа викаллой, несущий элемент 2 в .виде гильзы обоймы из неферромагнит- ного материала и. полюсные выступы 3 (цаконечники) из магнитомягкого мате риала. Кроме того, на фиг. 1 приняты следующие обозначения: D - диаметр расточки (внутренний диа метр) гистерезисного цилиндра толщина гистерезисного слоя (ци линдра) , которая не менее чем в 10 р меньше радиуса ок|)ужности расточки j сГ - величина равномерного воздушного зазора под полюсным выступом (наконеч ником), которая не менее чбм в 10 раз меньше толщины гистерезисного слоя; Ъ- длина дуги (ширина) полюсного выступа (наконечника). Пунктирной линией показан .путь ocновного (рабочего) магнитного потока Теоретическое определение этих соотношений невозможно из-за трудностей нахождения решения уравнений электродинамики, описывающих магнитное силовое взаимодействие полюсной системы и элементов гистерезисного материала Поэтому зависимость среднеобъемной удельной энергии перемагничивания от соотношений вышеуказанных геоматричесifKx. размеров была исследована экспериментально с использованием методов теории подобия, физического моделирования и планирования экспериментов. На основании эксперимёнтгшьных данных найдены оптимальные соотношения между толщиной гистерезисного слоя, полюсным делением (шагом) индуктора и длиной дуги (шириной) полюсного выступа 3 (наконечника). Величина электромагитного -гистерезисного момента прямо пропорциональна числу пар полюсов индуктора, объему гистерезисного слоя ротора и среднеобъемной удельной энергии перемагничивания гистерезисного материала. при мёшом числе пар полюсов, когда полюсное деление индуктора эначительло больше толщины гистерезисного слоя магнитные силовые линии в слое практически являются дугами окружностей, концентрических с окружностью расточки гистерезисного цилиндра. В этом случав пёремагничивание гистерезисного материала близко к линейному (пуль сационному) , при которбм удельная энергия перемагничивания максима тьна, однако при этом из-за малого числа пар полюсов тормозной гистерезисный , момент не достигает максимально возможной величины. При большом числе пар )трлюсов полюсное деление иидуктора становится соизмеримо с толаданой гистерезисвоге слоя и магнитные силовые линии в слое существенно отличаются от дуг окружностей, концентричных с окружностью расточки гистерезисного цилиндра., В этом случае перемагничивание гистерезисного материала существенно отличается от линейного (пульсационмого) и среднеобъемная удельная энергия перемагничиван{и1 .значительно меньше, чем при. пульсационном перемагничивании, поэтому тормозной гистерезисный момент меньше ,максимально возможной вeличиJШ. Устройство работает следующим; об;разом. При отсутствии тока в обмотке возбуждения (не показано) ротор, ..состоящий из цилиндра 1 и гильзы 2И жестко связанный с. затормаживаемым валом привода, вращается под действием крутящего момента, создаваемого приводом. При этом магнитный поток наконечников 3 отсутствует и тормозной момент равен нулю. При включении тока в обмотке возбуждения образуется магнитный поток, проходящий через ролюсные наконечники 3 и гистерезисный цилиндр 1. Путь .магнитного потока показан на чертеже пунктирной линией. Под действием магнитного потока возбуждения материал гистерезисного цилиндра 1 намагничивается. При вращении ротора происходит перемагничивание гистерезисного материала, в результате чего на гистерезисный цилиндр 1 действует элёктрс 1агнитный тормозной момент и частота, вращения ротора и нала привода уменьшается. Выбором соотношения между величиной полюсного деления и толщиной стенки гистерезисного цилиндра, равного 5-6, можно увеличить тормозное усилие либо при его сохранении уменьшить габариты и массу тормоза. Указанные эффекты достигаются независимо от того, каким способом создается магнитный поток возбуждения с помощью электромагнита или с помощью постоянного магнита. Формула изобретения Электромагнитный тормоз, содержащий ротор в виде полого тонкостенного цилиндра из гистерезисиого материала, жестко заделанного в наружную обойму из .неферромагнитного материала, обмотку возбуждения катушечного типа, магнитопровод - разноименноПОЛЮСНОГО типа с полюсными наконечниками из мАгнитомягкого материала, расположенный в полости гистерези ного цилиндра, при.этом Ишрина полюсных . наконечников более половины полюсного деления, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью уменьшен11Я габаритов и массы, величина полюсно.го деления индуктора выполнена больше .толщины стенки гистерезисного цилиндра в.5-6 раз.

источники информацяя, принятые во внимаяне при экспёртязе

1.Автсчрское свидетельство СССР Л. 103369, кл. Н 02 К 49/М, 1956.

2.уинстон Д. конструврслвшя ,

тфимеиение шстервэисяыкиуфх, 1957,.

3.иизхфмн С.Р. отхрсшные лектр ческие ма&шны летательных аппаратов

10 Иэд-во МАИ, 1972, с. 174.

F,10 ff/t//t yyf(.

«

ав

US

в

0.3

о,г

Q.1

U05 0,10 afs ufo ff.fs л/г

Фт,