Импульсная электромагнитная муфта

Авторы патента:

Корчинский Григорий Григорьевич (RU)

F16D27 - Магнитные выключаемые муфты; регулирование или их электрические схемы (выключаемые муфты с заполнителем из намагничиваемых частиц F16D 37/02; схемы внешнего управления F16D 48/00)

Владельцы патента RU 2471096:

Корчинский Григорий Григорьевич (RU)

Изобретение относится к области механики и может использоваться в трансмиссиях транспортных средств. Предлагаемая импульсная электромагнитная муфта служит для передачи вращения от ведущего вала к ведомому с возможностью плавного регулирования скорости и момента на ведомом валу при высоком КПД и обеспечении передачи большой мощности. Импульсная электромагнитная муфта представляет собой два ротора, установленных коаксиально в корпусе муфты. При втором варианте муфта представляет собой два ротора в форме дисков, обращенных друг к другу торцевыми поверхностями), один из которых имеет кольцевой магнитопровод из магнитомягкого материала с большим удельным электрическим сопротивлением и содержит обмотки, соединенные с контактными кольцами ротора, которые связаны с выходными контактами муфты с помощью щеточного механизма, установленного в корпусе муфты, другой ротор является явнополюсным, содержащим в качестве полюсов постоянные магниты или электромагниты. Управление механической мощностью, передаваемой с ведущего вала на ведомый, осуществляется импульсами электромагнитной связи между роторами с помощью коммутирующего устройства, замыкающего обмотки ротора, а длительность импульсов связи и пауз между ними определяет величину механической мощности, передаваемой на ведомый вал. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении надежности. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для передачи вращения от ведущего вала к ведомому при обеспечении большой величины передаваемой мощности с возможностью плавного регулирования момента ведомого вала при высоком КПД. Изобретение может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств для передачи вращения от двигателя на колеса без использования коробки передач, а также в приводах механизмов, требующих регулирования момента и частоты вращения ведомого вала.

Различные устройства для передачи вращения от ведущего вала к ведомому с плавным регулированием передаточного отношения могут быть осуществлены, например, с помощью механического вариатора, гидравлической системы или системы "генератор-двигатель". Механические и гидравлические устройства представляют собой сложные и ненадежные конструкции и не могут быть эффективно использованы для передачи большой мощности. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности устройств для передачи вращения от ведущего вала к ведомому с плавным регулированием скорости и момента на ведомом валу, где основным звеном таких устройств является предлагаемая импульсная электромагнитная муфта.

Импульсная электромагнитная муфта, с помощью которой может быть реализована цель изобретения, представляет собой два ротора, установленных каоксиально в корпусе муфты, один из которых явнополюсный, содержащий в качестве полюсов постоянные магниты (или электромагниты), другой (внешний по отношению к явнополюсному ротору) представляет собой кольцеобразный магнитопровод из магнитомягкого материала, содержащего обмотки в пазах магнитопровода, и соединенных с контактными кольцами этого ротора, которые связаны с выходными контактами муфты через щеточный механизм, установленный в корпусе муфты. Другой вариант реализации импульсной электромагнитной муфты представляет собой два ротора, имеющих форму диска, где на торцевых поверхностях дисков, обращенных друг к другу, на явнополюсном роторе находятся постоянные магниты, на другом кольцеобразный магнитопровод из магнитомягкого материала с обмотками, соединенными с контактными кольцами этого ротора, которые связаны с выходными контактами муфты через щеточный механизм, установленный в корпусе муфты.

Передача механической энергии от ведущего вала к ведомому осуществляется короткими импульсами электромагнитной связи между роторами муфты, образующимися при замыкании коммутирующим устройством выходных контактов муфты накоротко, то есть выводов обмоток ротора, при условии скольжения ведомого ротора относительно ведущего.

На фиг.1 представлены детали предлагаемой импульсной электромагнитной муфты, частично в разрезе; на фиг.2 предлагаемая муфта представлена в сборе. На фиг.3 представлена импульсная электромагнитная муфта в торцевом варианте исполнения в сборе; на фиг.4 представлены детали муфты в торцевом варианте исполнения. На фиг.5 представлена функциональная схема использования импульсной электромагнитной муфты. В соответствии с фиг.1 и 2 импульсная электромагнитная муфта содержит: корпус, состоящий из левой крышки корпуса 1 и правой крышки корпуса муфты 14, подшипники внешнего ротора 2, 10, левую часть внешнего ротора 3, подшипники 4, 6 явнополюсного ротора, явнополюсный ротор 5, содержащий в качестве полюсов постоянные магниты, кольцеобразный магнитопровод внешнего ротора 7, выполненный из магнитомягкого материала с большим электрическим сопротивлением, в пазах которого находятся сосредоточенные обмотки 8, правую часть внешнего ротора 9, на которой закреплены изолирующий фланец 11, контактные кольца 12, соединенные с обмотками внешнего ротора 8, угольные щетки 13 и проходные изоляторы 15, встроенные в правую крышку корпуса 14, образующие щеточный механизм для связи с коммутирующим устройством 30.

В соответствии с фиг.3 и фиг.4 импульсная электромагнитная муфта в торцевом варианте исполнения содержит: корпус, который состоит из левой крышки корпуса 16 и правой крышки корпуса 28, подшипник 17, явнополюсный ротор 18, на торцевой поверхности которого находятся постоянные магниты, подшипник 19, упорный подшипник 20, распорную втулку 21, ротор 23, на торцевой поверхности которого находится кольцевой магнитопровод, выполненный из магнитомягкого материала с большим электрическим сопротивлением, в пазах которого уложена обмотка 22, подшипник 24, изолирующий фланец 25 и контактные кольца 26, которые закреплены на роторе 23, угольные щетки 27 и проходные изоляторы 29, образующие щеточный механизм для связи с коммутирующим устройством 30.

Коммутирующее устройство 30 представляет собой быстродействующий электронный ключ (электрический клапан), управляемый контроллером привода 31, который может быть реализован как программируемое микропроцессорное устройство.

Мгновенная мощность Р, передаваемая ведущим валом на ведомый, при замыкании контактных колец муфты и скольжении S ведомого ротора относительно ведущего, при частоте вращения ведущего вала Ω, может быть определена по выражению

где В - индукция в зазоре между роторами;

l - длина провода катушки в пазу магнитопровода внешнего ротора (ширина кольцевого магнитопровода);

S - скольжение - скорость вращения внешнего ротора относительно явнополюсного ротора, выраженная в процентах от скорости вращения внешнего ротора;

Z - полное электрическое сопротивление (импеданс) замкнутого контура, состоящего из последовательно соединенных катушек ротора, контактных колец и коммутирующего устройства;

w - число витков катушки обмотки ротора;

R - радиус зазора между роторами относительно оси роторов;

Ω·R - линейная скорость внешнего ротора на поверхности магнитопровода, обращенной к зазору между роторами;

n - количество полюсов явнополюсного ротора.

Так как для импульсной электромагнитной муфты (заданного исполнения) величины B, l, w, Z, R, n являются постоянными, то выражение В²·l²·w²·R²·n/Z=С равно постоянной величине, зависящей только от конструкции муфты. С учетом этого выражения, мгновенная мощность Р, передаваемая ведущим валом на ведомый, при замыкании контактных колец муфты будет соответствовать выражению

P=S²·Ω²·C.

Работа импульсной электромагнитной муфты, передающей механическую энергию ведущего вала на ведомый, происходит под управлением контроллера привода (контроллера трансмиссии) по алгоритмам, обеспечивающим заданные характеристики привода на ведомом валу путем регулирования длительности импульса электромагнитной связи между роторами (времени замкнутого состояния обмоток ротора) и длительности паузы между импульсами (времени разомкнутого состояния обмоток ротора) в зависимости от скольжения. Например, для режима передачи постоянной механической мощности на ведомый вал в трансмиссиях транспортных средств необходимо, чтобы отношение мгновенной мощности, передаваемой на ведомый вал Р, к мощности, подведенной к ведущему валу Р_вед, было равно отношению суммы времени замкнутого и разомкнутого состояния обмоток ротора к времени замкнутого состояния обмотки ротора, то есть

где t_имп - длительность импульса электромагнитной связи (или время замкнутого состояния обмотки ротора);

t_пауз - длительность паузы (или время разомкнутого состояния обмотки ротора).

Длительность импульса электромагнитной связи t_имп может быть выбрана с учетом зависимости выходных характеристик муфты от моментов инерции на валах роторов, индуктивности обмоток ротора и скольжения ведомого ротора относительно ведущего, при этом наименьшая длительность импульса и паузы в сумме может быть равной длительности прохождения полюса явнополюсного ротора под обмоткой внешнего ротора.

Предлагаемая импульсная электромагнитная муфта обратима, то есть ведущий и ведомый валы можно поменять местами, сделав ведущий вал ведомым, а ведомый вал ведущим, при этом свойства и характеристики муфты не изменятся.

Импульсная электромагнитная муфта, отличающаяся тем, что она представляет собой два ротора, установленных каоксиально в корпусе муфты, (или два ротора в форме дисков, обращенных друг к другу торцевыми поверхностями), один из которых имеет кольцевой магнитопровод из магнитомягкого материала, содержащего обмотки, соединенные с контактными кольцами ротора, которые связаны с выходными контактами муфты через щеточный механизм, установленный в корпусе муфты, другой ротор является явнополюсным, содержащим в качестве полюсов постоянные магниты (электромагниты), а управление механической мощностью, передаваемой с ведущего вала на ведомый, осуществляется с помощью импульсов электромагнитной связи между роторами, длительность которых и пауз между ними осуществляет коммутирующее устройство, замыкающее обмотки ротора, определяя при этом величину механической мощности, передаваемой на ведомый вал.

Изобретение относится к магнитным выключаемым муфтам. .

Тормозной узел // 2416046

Изобретение относится к области электротехники, в частности к тормозным устройствам, предназначенным для останова электрических машин с низкой частотой вращения вала.

Система передачи мощности для транспортного средства, изменяющая состояние передачи мощности посредством электрического управления // 2413883

Изобретение относится к системе передачи мощности для транспортного средства. .

Управляемая электромеханическая муфта (варианты) // 2375616

Изобретение относится к машиностроению, в частности к муфтам. .

Электромагнитная муфта // 2369954

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным муфтам, и может быть использовано для дистанционного управления сцеплением валов при ударной нагрузке и большом передаваемом моменте.

Муфта сцепления // 2360158

Изобретение относится к муфтам, в частности к муфтам сцепления. .

Муфта предельного момента // 2354866

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к муфтам. .

Муфта магнитная предохранительная // 2288381

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения. .

Муфта-шкив // 2272191

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в периодически включаемых кинематических цепях различных машин, в частности может устанавливаться на валах отбора мощности в двигателях автотракторной, судовой и т.п.

Магнитная муфта // 2270941

Изобретение относится к машиностроению, более точно к компрессоро- и насосостроению. .

Жаропрочная магнитная муфта // 2496033

Изобретение относится к магнитным муфтам и может использоваться в герметичных насосах, компрессорах и системах передачи движения. Технический результат заключается в создании жаропрочной магнитной муфты, предназначенной для передачи движения в горячих средах, в частности в расплавленных металлах с температурой выше 300°C. Жаропрочная магнитная муфта содержит горячую камеру, моторную камеру и герметизирующий экран. В горячей камере размещена установленная на ведомом валу ведомая полумуфта. В моторной камере размещена часть ведущего металлического вала и соединенная с ведущим валом ведущая полумуфта с набором постоянных магнитов. Герметизирующий экран отделяет моторную и горячую камеры. Ведомая полумуфта представляет собой зубчатый магнитопровод, выполненный из металла, относящегося к группе ферромагнетиков с высокой температурой Кюри TC, например из железа (TC=769°C). Моторная камера выполнена вакуумируемой. Вакуумный зазор между ведущей полумуфтой и герметизирующим экраном служит тепловым барьером, интегрированным в магнитную муфту. Корпус моторной камеры включает в себя тепловой барьер, а ведущий вал снабжен жидкостным охлаждением. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Электромагнитная муфта // 2498486

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным муфтам, и может быть использовано для дистанционного управления сцеплением валов при ударной нагрузке и большом передаваемом моменте. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении герметичного разделения ведущего и ведомого валов с возможностью передачи момента в герметичный объем, при одновременном сохранении высокого момента, передаваемого электромагнитной муфтой. Предлагаемая электромагнитная муфта содержит корпус (1), на котором закреплен магнитопровод (2), имеющий тороидальную форму и охватывающий кольцевую обмотку (3). На ведущем валу (7) установлена внутренняя втулка (11), к которой крепятся диски (4) ведущего вала с установленной на нем наружной втулкой (9) ведущего вала, к которой крепятся указанные диски (4) ведущего вала. На ведомом валу (8) установлена втулка (14) ведомого вала, к которой крепятся диски (5) ведомого вала. При этом согласно изобретению на магнитопроводе (2) закреплена первая наружная втулка (10) экрана, к которой крепится ферромагнитный диск (6) экрана, к которому примыкает внутренняя втулка (13) экрана. К внутренней втулке (13) экрана крепится ферромагнитный диск (6) экрана, затем указанная наружная втулка (10) экрана, и т.д. Последний ферромагнитный диск (6) экрана замыкается немагнитным диском (12) экрана. Благодаря введению указанного экрана между дисками ведущего и ведомого валов получена электромагнитная муфта с большим передаваемым моментом и герметичным разделением ведущего и ведомого валов, позволяющая передавать момент в герметизированный объем. 4 ил.

Соединительное устройство для трансмиссии транспортного средства, преимущественно, с комбинированной энергетической установкой // 2500934

(57) Изобретение относится к соединительным устройствам, предназначенным для замыкания и размыкания силовой передачи в комбинированных силовых установках, в частности гибридных транспортных средствах. Соединительное устройство содержит входной и выходной валы, многодисковую фрикционную муфту с электромагнитным приводом и трехзвенный планетарный механизм, звенья которого взаимосвязаны с валами устройства и обоймами муфты ведомых и ведущих дисков с образованием двух разных по величине потоков крутящего момента. При этом оба потока суммируются на коронной шестерне планетарного механизма за пределами муфты. Во включенном состоянии муфта находится в ветви меньшего крутящего момента. Достигаются снижение расхода энергии, повышение ресурса муфты и снижение материальных затрат. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Механизм сцепления со спиральной пружиной, содержащий исполнительный механизм, приводящий спиральную пружину в зацепление с поверхностью сцепления // 2517619

Изобретение относится к устройству со сцеплением. Механизм сцепления содержит первую часть сцепления, вторую часть сцепления, приводной элемент, свернутую пружину и исполнительный механизм. Первая и вторая части сцепления расположены с возможностью вращения вокруг оси вращения устройства со сцеплением. Приводной элемент расположен вокруг упомянутой оси вращения и имеет внутреннюю поверхность сцепления. Свернутая пружина имеет первый конец, второй конец и множество спиральный витков. Первый конец пружины прикреплен к первой части сцепления, а второй конец контактирует со второй частью сцепления. Спиральные витки соприкасаются с внутренней поверхностью сцепления. Исполнительный элемент выполнен с возможностью осевого перемещения вдоль оси вращения между первым и вторым положениями для управления вращательно-тяговыми усилиями и для включения и выключения механизма сцепления. Обеспечивается повышение эффективности работы механизма сцепления. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 33 ил.

Магнитная передача // 2524813

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно для редукторов или мультипликаторов. Магнитная передача содержит ведомый и ведущий валы, на которых установлены, соответственно ведомый и ведущий диски из магнитопроницаемого материала с постоянными магнитами, установленными с одинаковым шагом по периферии. Постоянные магниты по меньшей мере одного цилиндра выполнены трапециевидной формы и установлены в трапециевидных полостях, выполненных в диске с зазором. Постоянные магниты трапециевидной формы могут быть установлены на осях. Полости зазоров могут быть заполнены смазывающей жидкостью. Ведущий и ведомый валы могут быть установлены параллельно. Продольные оси ведущего и ведомого валов могут быть выполнены соосно. Обеспечивается передача большей мощности без смазки редуктора. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Магнитная передача // 2545269

Изобретение относится к магнитным редукторным передачам и может быть использовано в различных отраслях. Магнитная передача содержит ведущие и ведомые элементы, магнитопроводы, постоянные магниты и экран. Ведомые элементы установлены между магнитопроводом и экраном. Ведомые элементы и экран выполнены из немагнитного материала. Экран установлен с зазором между ведущим и ведомым элементами. В экран установлены элементы из магнитомягкого материала, а постоянные магниты установлены в ведомые элементы. Достигается обеспечение герметичности за счет использования экрана и упрощение конструкции магнитного привода. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Сцепление // 2559375

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автомобилестроению. Сцепление содержит ведущий и ведомые диски, два неподвижных диска. Ведущим диском является сам маховик. Ведомыми дисками являются два парных диска, соединенные между собой общей кареткой, связанной с валом через шлицевое соединение. Неподвижные диски соединены с неподвижными частями транспортного средства, могут содержать небольшие каналы, содержащие капилляры и соединенные между собой. Привод ведомых дисков выполнен тонкими дисковыми пластинами, соединенными с источником высокого напряжения и изолированными от металлических частей устройства, при этом часть пластин может быть выполнена электретами. Сцепление позволяет осуществлять различные режимы включения - выключения, плавного или мгновенного, работу с простым приводом, принудительную блокировку при торможении, отключение на длительное время вала двигателя при движении по инерции или при остановках. Достигается расширение функциональных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Выпрямитель механических импульсных колебаний // 2563380

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в импульсных бесступенчатых передачах. Выпрямитель механических импульсных колебаний содержит корпус зубчатой муфты с внутренними зубьями, установленный на входном валу, диск с внешними зубьями, два ведомых колеса с расположенными на них электромагнитами и центральную шестерню, установленные на выходном валу, две промежуточные шестерни с неподвижными осями, блок управления, датчик угловых скоростей, закрепленный на корпусе муфты, вращающееся контактное устройство, подающее электрический ток по сигналу блока управления к электромагнитам ведомых дисков. Достигается долговечность работы. 1 ил.

Электромагнитная муфта // 2568900

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным муфтам сцепления, и может быть использовано для дистанционного автоматического сцепления валов. Технический результат заключается в повышении КПД и в обеспечении возможности сцепления валов при их разных скоростях вращения, в расширении области применения при сохранении большого передаваемого момента и высокой надежности муфты. Электромагнитная муфта содержит тороидальный магнитопровод, охватывающий кольцевую обмотку, диски ведущего вала и диски ведомого вала, имеющие чередующиеся секторы из ферромагнитного и немагнитного материалов. В электромагнитную муфту дополнительно введены кольцевые постоянные магниты, расположенные по торцам магнитопровода. Магниты намагничены аксиально и встречно магнитодвижущей силе обмотки. При этом секторы дисков из немагнитного материала являются электропроводящими. 2 ил.

Соосный магнитный редуктор-мультипликатор узякова // 2579443

Изобретение относится к электротехнике и машиностроению и может быть использовано в качестве редукторов и мультипликаторов. Техническим результат - повышение удельных характеристик. Соосный магнитный редуктор-мультипликатор содержит два ротора на постоянных магнитах с явно выраженными полюсами - быстроходный и тихоходный, трехэлементный ферромагнитный магнитопровод-статор, имеющий две соосные цилиндрические поверхности с явно выраженными зубцами, и корпус из немагнитного материала. Роторы имеют четное число полюсов - два и более, причем ротор тихоходного вала имеет число полюсов, в передаточное число раз большее, чем у быстроходного ротора. Цилиндрическая поверхность статора со стороны роторов имеет число зубцов, кратное трем, - по три на каждые два полюса ротора. Магнитные потоки полюсов быстроходного ротора сцепляются с магнитными потоками полюсов тихоходного ротора через статор. 2 ил.