Тормозной электродвигатель

 

Изобретение относится к электромашиностроению , а именно к электрическим машинам со встроенным тормозом . Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии . Электродвигатель содержит растормаживающий электромагнит 7 с ярмом 8 и обмоткой 9, тормозной электромагнит 4 с якорем 5 и обмот/7 У//////////Л с S (Л Фиг,.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5o е Н 02 К 7/106

8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ (21) 3765947/24-07 (22) 04.07.84 (46) 23.06.86. Бюл. ¹ 23 (7 1) Фрунзенский политехнический институт (72) И.В.Бочкарев, Н,А.Бауков и А.А.Соколов (53) 62 1.313 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР № 548920, кл. Н 02 К 7/106, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1136259, кл. Н 02 К 7/106, 1983. (54) ТОРМОЗНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам со встроенным тормозом. Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии. Электродвигатель содержит растормаживающий электромагнит 7 с ярмом 8 и обмоткой 9, тормозной электромагнит 4 с якорем 5 и обмот1239789 кой 6. Якорь 5 установлен с возможностью аксиального перемещения. Наружная поверхность якоря 5 по периферии имеет в сечении клинообразную форму, а в виде подпружиненных толкателей 17 служит для прижима якоря 5 к тормозному диску 14, Тормозной электромагнит 4 установлен напротив якоря 5 са стороны, противоположной растормаживающему электромагниту 7 ° Последовательно с обмоткой 9 включен конденсатор. В период торможения на тормозной диск 14 дей1

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам со встроенным электромагнитным тормозом, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в станкостроении, в подъемных и транспортных механизмах.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электродвигатель, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 — его принципиальная электрическая схема; на фиг.З вЂ” положение упругого элемента относительно якоря при отключенном электродвигателе; на фиг.4 — то же, при включенном электродвигателе.

Тормозной электродвигатель состоит из статора 1, ротора 2 с валом 3 и электромагнитного тормоза, содержащего тормозной электромагнит 4 с якорем 5 и обмоткой 6 и растормаживающий электромагнит 7 с ярмом 8 и обмоткой 9. Тормозной электромагнит 4 и растормаживающий электромагнит 7 установлейы по разные стороны якоря 10. Якорь установлен с возможностью аксиального перемещения по направляющим штифтам 11, закрепленным в ярме 8. Наружная поверхность якоря 10 по периферии имеет в сечении клинообразную форму с двумя наклонными поверхностями 12 и 13. На валу 3 установлен с возможностью акствуют одновременно два усилия от тормозного электромагнита 4 и упругого элемента, за счет чего кине-тическая энергия, запасенная ва вра— щающемся роторе 2, быстро гасится,и вал 3 останавливается. После полного разряда конденсатора на тормозной диск продолжает действовать аксиальная составляющая усилия упругого элемента, которая фиксируе": вал 3 в неподвижном состоянии, что исключает потребление энергии тормозом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Х сиальных перемещений тормозной диск 14, имеющий две фрикционные накладки 15. Якорь 10 прижимает тормозной диск 14 к неподвижной тормозной поверхности 16 посредством упругого элемента, выполненного в виде толкателей 17, имеющих. форму шарика и подпружиненных пружинами 18 в радиальном направлении к наклонной поверхности 13 клинообразной периферийной части якоря 10. Толщина h якора 10 выполнена удовлетворяющей условию h> 3> где 3 — полная длина аксиального хода якоря 10, т.е. расстояние между обращенными друг к другу торцами ярма 8 и якоря 10 (фиг.3), Обмотка 9 растормаживающего электромагнита 7 включена в диагональ мостового выпрямителя 19. IIoc .педовательно с обмоткой 9 подключен конденсатор 20, .параллельно которому через нормально замкнутый контакт 2 1 аппарата управления электродвигателем (не показан) подключена обмотка 6 тормозного электромагнита 4.

Углы, и с -,, наклона поверхностей 12 и 3 клинообразной периферийной части якоря 10 относительно оси вала 3 могут быть:выполнены различными по величине, 1тричем угол 1 со стороны растормаживающего электромагнита 7 больше угла a . со стороны тормознога электромагнита 4 (фиг.4).

Устройство работает следующим образом.

При отключенном электродвигателе толкатели 17 прижаты в радиальном направлении усилием пружины 18 к по1239789 верхности 13 якоря 10. За счет аксиальной составляющей этого усилия якорь 10 прижимает тормозной диск 14 к неподвижной тормозной поверхности 16. Тем самым создается тормозное усилие и обеспечивается фиксация вала 3, препятствующая его повороту при воздействии на него вращающего момента "o стороны приводного механизма. Величину этого тормозного уси- 10 лия можно изменить путем изменения угла к . При этом контакт 21 замкнут и конденсатор 20 разряжен.

При .включении электродвигателя I5 одновременно подается напряжение на вход мостового выпрямителя 19, причем контакт 21 размыкается. В первый момент при зарядке конденсатор 20 представляет собой малое сопротивле"

20 ние и по обмотке 9 растормаживающего электромагнита 7 протекает ток, Растормаживающий электромагнит 7 развивает при этом тяговое усилие, большее по величине, чем аксиальная сос25 тавляющая усилия упругого элемента 18, подпружинивающая якорь 10; и притягивает якорь 10 к ярму 8. Тормозной диск 14 тем самым освобождается и отходит от тормозной поверхности 16, растормаживая электродвигатель. Толкатель 17 переходит при этом с поверхности 13 на поверхность 12 и, поскольку Ь> 3, то при полностью при- . тянутом якоре 10 толкатель 17 остается подпружиненным к клинообразной 3S части якоря 10 к поверхности 12. По мере заряда конденсатора 20 ток в, обмотке 9 уменьшается до нуля. Соответственно, тяговое усилие, развиваемое растормаживающим электромагни- 40 том 7, также исчезает. Но поскольку направление аксиальной составляющей усилия, действующего на якорь 10 со стороны упругого элемента 18, изменилось на противоположное вследствие клинообразной формы сечения периферии якоря 10, т.е. это аксиальное . усилие приложено к якорю 10 по направлению к ярму 8, то якорь 10 остается прижатым к ярму 8, Таким образом, вал 3 электродвигателя остается расторможенным, тормоз в рабочем расторможенном состоянии не потребляет энергии, а необходимое удерживающее усилие, фиксирующее якорь 1055 с зазором относительно тормозного диска 14, создается упругим элементом 18. Величину этого удерживающего усилия можно изменить путем изменения угла к, После отключения электродвигателя от сети прекращается подача напряжения на вход выпрямителя 19 а контакт 21 замыкается. Следователь— но, к обмотке 6 тормозного электромагнита 4 прикладывается напряжение конденсатора 20. При разряде конденсатора 20 по обмотке 6 протекает ток, и тормозной электромагнит 4 развивает тяговое усилие, действующее на якорь 10. Поскольку это тяговое усилие больше по величине,чем удерживающее усилие упругого элемента 18, то якорь 10 притягивается к якорю 5 до упора в тормозной диск 14.

При этом толкатель 17 переходит на поверхность 13 якоря 10, создавая аксиальное тормозное усилие. Таким образом, в период торможения на тормозной циск 14 действуют одновременно два аксиальных усилия (от тормозного электромагнита 4 и упругого элемента 18), за счет чего кинети- ческая энергия, запасенная во вращаюшемся роторе 2, быстро гасится, и вал 3 останавливается. После полного разряда конденсатора 20 на тормозной диск 14 продолжает действовать аксиальная составляющая усилия упругого элемента 18, которая фиксирует вал 3 в неподвижном состоянии, а схема подготовлена к повторному пуску. Время разряда конденсатора 20, а следовательно, и время действия на якорь 10 тягового усилия тормозного электромагнита 4, обеспечено равным времени от начала торможения до полной остановки вала 3.

Предлагаемый электродвигатель име. ет улучшенные эксплуатационные характеристики, поскольку удержание якоря с зазором относительно тормозного диска осуществляется усилием упругого элемента, а не электромагнитными силами растормаживающего электромагнита. Это позволяет полностью исключить потребление энергии тормозом в рабочем расторможенном состоянии электродвигателя, что повышает г Щ электродвигателя за счет отсутствия потерь мощности в тормозе.

Последнее увеличивает также надежность и срок службы тормоза, так как отсутствует нагрев обмотки рас— тормаживающего электромагнита. Одновременно это не требует принуди1239789 тельного охлаждений тормоза и не вызывает дополнительного нагрева воздуха, охлаждающего электродвигатель.

Отключение обмотки растормаживающего электромагнита посредством конденсатора не вызывает коммутационных перенапряжений в этой обмотке, что также повышает надежность и срок службы электродвигателя. Именяя уг- )0 ,лы ы, и наклона сторон клинообразной периферийной поверхности якоря относительно оси вала, можно изменять величины тормозного и удерживающего усилий, обеспечивая тем самым необходимое быстродействие электродвигателя при включении и отключении на величину тормозного момента. Поскольку большой величины удерживающего усилия для фиксации якоря с зазором относительно тормозного диска не требуется, так как в режиме удержания на якорь не действуют никакие аксиальные усилия кроме этого удерживающего усилия, то угол х, может 25 быть выполнен значительно меньшим. чем угол (практически близким к нулю). Это позволяет уменьшить величину удерживающего усилия. Следовательно, для преодоления последнего потребуется незначительное тяговое усилие тормозного электромагнита.Это,, в свою очередь, позволяет уменьшить габариты и потребляемую мощность тормозного электромагнита и, соответственно, уменьшить емкость конденсатора, запасенная энергия которого и используется длй питания обмотки тормозного электромагнита и создания им тягового усилия. Выполнение толка- АО телей в виде тела качения, например, шарика, установленного с возможностью качения по периферии якоря, r„ .îçволяет значительно уменьшить механи-. ческие потери в контакте толкатель- А якорь, так как при аксиальных перемещениях якоря шарик будет не скользить, а перекатываться по периферии якоря с минимальным трением. Это позволяет не только уменьшить необходимые тяговые усилия обоих электромагнитов, но и увеличить надежность конструкции sa счет исключения заклинивания толкателя, формула изобретения

1. Тормозной электродвигатель, содержащий растормаживающий и тормозной электромагниты, каждый из, которых выполнен с ярмом с обмоткой и установлен на неподвижной части электродвигателя, якорь, подпружиненный упругим элементом к тормозному диску, установленному на валу с возможностью осевого перемещения, мостовой выпрямитель, в диагональ которого включена обмотка растормаживающего электромагнита, и конденсатор, параплельно которому через нормально замкнутый контакт подключена обмотка тормозного электромагнита, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочемрасторможенном состоянии, наружная поверхность якоря по периферии имеет в сечении клинообразную форму, упругий элемент выполнен в виде толкателей, подпружиненных в радиальном направлении к клинообразной поверх-ности якоря со стороны растормаживающего электромагнита, тормозной электромагнит установлен напротив якоря со стороны, противоположной растор- . маживающему электромагниту, а конденсатор включен последовательно с обмоткой растормаживающего электромагнита.

2. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что углы наклона сторон клинообразной поверх- ности якоря относительно оси вала электродвигателя выполнены различными по величине, причем угол со стороны растормаживающего электромагнита больше угла со стороны тормозного электромагнита.

3. Электродвигатель по пп,I и 2, отличающийся тем, что толкатель выполнен в виде тела вращения и установлен с возможностью качения по периферии якоря.

i 239789

12397Я9

Составитель А.Трепутнева

Техред О.сопко

Корректор Т, Колб

Редак тор P . Цицик а

Заказ 3404/53 Тираж 631

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4