Электромагнитная муфта
Владельцы патента RU 2568900:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)
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.
Изобретение относится к электротехнике, точнее к электромагнитным муфтам сцепления, и может быть использовано для дистанционного автоматического сцепления валов.
Известна электромагнитная муфта, содержащая вращающийся магнит в виде втулки, магнитопровод с зубцами, ведомую полумуфту с зубцами и расположенный между ними немагнитный экран (Ганзбург Л.Б., Федотов А.И. «Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов», Справочник, Л., Машиностроение, 1980 г.) - [1].
Ее недостатком является малый передаваемый момент.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является электромагнитная муфта, содержащая тороидальный магнитопровод, кольцевую обмотку, чередующиеся диски ведущего вала и диски ведомого вала, имеющие чередующиеся секторы из ферромагнитного и немагнитного материалов (патент №2369954, H02K 49/06, F16D 27/115, опубл. 10.10.2009. Бюл. №28) - [2].
Ее недостатком является низкий коэффициент полезного действия, связанный с необходимостью питания обмотки возбуждения в течение длительного времени, а также невозможность сцепления валов при их разной скорости вращения, что уменьшает область применения муфты.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении коэффициента полезного действия, в обеспечении возможности сцепления валов при их разной скорости вращения, в расширении области применения при сохранении большого передаваемого момента и высокой надежности муфты.
Технический результат достигается тем, что в электромагнитную муфту, содержащую тороидальный магнитопровод, охватывающий кольцевую обмотку, чередующиеся диски ведущего вала и диски ведомого вала, имеющие чередующиеся секторы из ферромагнитного и немагнитного материалов, введены кольцевые постоянные магниты, расположенные по торцам магнитопровода, намагниченные аксиально и встречно магнитодвижущей силе обмотки возбуждения, а секторы дисков из немагнитного материала являются электропроводящими.
Сущность предлагаемой муфты объясняется фиг. 1, 2:
Фиг. 1 - продольное сечение муфты;
Фиг. 2 - диск ведущего и ведомого валов.
Электромагнитная муфта содержит: 1 - магнитопровод; 2 - обмотку; 3 - немагнитную втулку ведущего вала; 4 - диски ведущего вала; 5 - диски ведомого вала; 6 - немагнитную втулку ведомого вала; 7 - ведомый вал; 8 - толстый диск ведущего вала; 9 - диск ведомого вала; 10 - немагнитную внутреннюю втулку ведущего вала; 11 - ведущий вал; 12 - постоянные магниты. Магнитопровод 1 имеет тороидальную форму и охватывает кольцевую обмотку 2. На ведущем валу 11 установлена внутренняя втулка 10 ведущего вала 11. К ней крепится толстый диск 8 ведущего вала, к которому крепится немагнитная втулка 3 ведущего вала с дисками 4 ведущего вала. На ведомом валу 7 установлена втулка 6 ведомого вала. К ней крепятся диски 5 ведомого вала. По торцам магнитопровода 1 установлены постоянные магниты 12 в виде дисков, намагниченные аксиально и навстречу магнитодвижущей силе обмотки 2. Диски 4 ведущего вала имеют ферромагнитные (на фиг. 2 показаны штриховкой) и немагнитные сектора, выполненные из электропроводящего материала (на фиг. 2 не заштрихованы). Диски 5 ведомого вала 7 имеют конструкцию, подобную дискам 4 ведущего вала 11. Размеры и расположение ферромагнитных секторов дисков ведущего и ведомого валов совпадают.
Электромагнитная муфта работает следующим образом. При отсутствии напряжения на обмотке 2 постоянные магниты 12 создают магнитный поток, который замыкается вокруг обмотки 2 и пересекает все зазоры в осевом направлении. Если передаваемый момент равен нулю, то расположение ферромагнитных секторов ведущего вала 11 и ведомого вала 7 совпадает, что соответствует минимальному магнитному сопротивлению. При возрастании передаваемого момента увеличивается угол рассогласования между ферромагнитными секторами ведущего вала 11 и ведомого вала 7, вращающихся с одинаковой скоростью.
При включении обмотки 2 магнитный поток постоянных магнитов 12 уменьшается и валы расцепляются. Например, если остается 20% от потока постоянных магнитов, то момент муфты снижается до 4%, поскольку момент пропорционален квадрату магнитной индукции.
Муфту целесообразно использовать в случае, когда основное время работы валы должны быть сцеплены, и только на короткое время они расцепляются. При этом потери энергии в обмотке будут значительно меньше, чем в прототипе.
За счет выполнения немагнитных секторов из электропроводящего материала при отключенной обмотке и при разных скоростях вращения ведущего и ведомого валов происходит пульсация магнитного потока, в дисках возникают вихревые токи, появляется асинхронный электромагнитный момент и ведомый вал начинает вращаться.
Таким образом, благодаря введению кольцевых магнитов, намагниченных аксиально и встречно магнитодвижущей силе обмотки, повышен коэффициент полезного действия муфты, а выполнение немагнитных секторов дисков из электропроводящего материала обеспечивает сцепление валов при их различных скоростях, что расширяет область применения данной электромагнитной муфты при сохранении большого передаваемого момента и высокой надежности благодаря бесконтактности муфты и многократной деформации магнитного потока в зазорах между дисками.
Электромагнитная муфта, содержащая тороидальный магнитопровод, охватывающий кольцевую обмотку, диски ведущего вала и диски ведомого вала, имеющие чередующиеся секторы из ферромагнитного и немагнитного материалов, отличающаяся тем, что введены кольцевые постоянные магниты, расположенные по торцам магнитопровода, намагниченные аксиально и встречно магнитодвижущей силе обмотки, а секторы из немагнитного материала являются электропроводящими.
