Саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором
Владельцы патента RU 2731825:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Изобретение относится к машиностроению. Магнитоэлектрический дисковый демпфер с дисковым электропроводящим ротором выполнен с двусторонне расположенными постоянными магнитами статора и магнитным сердечником. Ротор демпфера разделен на секторы, которые имеют возможность движения вдоль радиальных направляющих полостей, образованных двумя щитами-фиксаторами. Сектора прикреплены к основанию ротора пружинами, расположенными внутри направляющих полостей. Сектора имеет возможность радиально раскрываться при значениях центробежных сил, больших, чем упругие силы пружин. Достигается увеличение значений вихревых токов и, как следствие, уменьшение потерь и реакции на них. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Заявляемое изобретение относится к электрическим машинам и может быть применено для демпфирования механических колебаний в машинах, летательных аппаратах, приводах и т.д.
Известно тормозное устройство, содержащее установленные в корпусе электромагниты, якоря которых жестко связаны со штоками, подпружиненными к поверхности радиального подшипника, который установлен на эксцентрике, смонтированном на выходном валу тормозного устройства. Катушки электромагнитов подключены к источнику питания через ключ управления к путевому выключателю, связанному с выходным валом с помощью муфты (патент SU 1737178, МПК F16D 63/00, F16D 65/21, дата публикации: 30.05.1992).
Недостатками аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные повышенными энергозатратами в связи с тем, что электромагнит работает на замыкание магнитной цепи, в результате чего меняется геометрическое соотношение центров индуктора электромагнита и ферромагнитного якоря, большими габаритами устройства, отсутствием автоматического срабатывания процесса торможения.
Известен электродинамический тормоз, содержащий статор, состоящий из Т-образного магнитопровода с обмотками возбуждения, консольно установленный на валу ротор, выполненный в виде полого немагнитного электропроводящего стакана с продольными прорезями (патент SU 1555777, МПК Н02K 49/00, дата публикации: 07.04.1990).
Недостатком аналога является сложность изготовления Т-образного магнитопровода.
Известен электромагнитный тормоз, состоящий из металлического диска, закрепленного на затормаживаемой оси, и электромагнита, расположенного с одной стороны диска и возбуждающего в нем вихревые токи, а для повышения тормозного момента диск выполнен биметаллическим (патент SU 134327, МПК Н02K 49/00, дата публикации: 10.10.1960).
Недостатком этого тормоза является необходимость потребления электромагнитом энергии, большей, чем энергия на затормаживаемой оси при осуществлении полного торможения.
Известен управляемый электромагнитный тормоз с индуктором, содержащий радиально расположенные постоянные магниты, немагнитный электропроводящий ротор и внутренний неявнополюсный сердечник, согласно полезной модели, включает электромагниты и регулировочное ферромагнитное кольцо с выполненными в нем прорезями, заполненные немагнитным материалом, расположенным между постоянными магнитами и ротором, с возможностью поворота с шагом 90 электрических градусов и фиксированием в крайних положениях, а немагнитный электропроводящий ротор выполнен стаканообразным (патент РФ на полезную модель 194012, МПК Н02K 49/06, дата публикации:25.11.2019).
Недостатком аналога является необходимость наличия системы регулирования для управления электромагнитным тормозным моментом.
Известен тормозной механизм с наружным индуктором (патент US 8851235, МПК А62В 1/08, Н02K 49/04, Н02K 16/00, дата публикации: 07.10.2014), ротор которого разделен на три равных сектора, каждый из которых соединен с пружинами и связан с подвижной частью, при этом сектора раскрываются при увеличении нагрузки.
Недостатками аналога являются низкая технологичность, связанная с трудностями изготовления роторных секторов сложной формы, а также ограниченные функциональные возможности, обусловленные необходимостью точной балансировки и настройки пружин ротора во время эксплуатации.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является неуправляемый переменнополюсный магнитоэлектрический дисковый демпфер с дисковым электропроводящим ротором и двусторонним расположением постоянных магнитов статора и магнитным сердечником. (Электромеханические демпфирующие преобразователи с распределенными параметрами: учебное пособие / P.P. Саттаров, Ф.Р. Исмагилов, И.Х. Хайруллин, Д.Ю. Пашали; Уфимск. Гос.Авиац. Техн. Ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2009 - 242 с.).
Недостатками ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью регулировать выходные механические характеристики.
Задачей заявленного изобретения является улучшение гашений колебаний за счет выполнения ротора раскрывающимся, увеличение срока эксплуатации.
Технический результат - увеличение значений вихревых токов, и как следствие уменьшение потерь и реакции на них.
Технический результат достигается тем что, в магнитоэлектрическом дисковом демпфере с дисковым электропроводящим ротором, выполненным с двусторонне расположенными постоянными магнитами статора и магнитным сердечником, согласно изобретению, ротор демпфера разделен на сектора, которые имеют возможность движения вдоль радиальных направляющих полостей, образованных двумя щитами-фиксаторами, и которые прикреплены к основанию ротора пружинами, расположенными внутри направляющих полостей, что дает возможность секторам ротора радиально раскрываться при значениях центробежных сил больших, чем упругие силы пружин.
Кроме того, для исключения всех, кроме радиальных перемещений секторов ротора, сектора ротора выполняют с штырями, расположенными с двух сторон, которые вставлены в радиальные прорези щитов-фиксаторов, и к которым прикреплены стягивающие сегменты ротора пружины.
Существо изобретения поясняется чертежами. На Фиг. 1 изображен саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором, с щитом-фиксатором положения. На Фиг. 2 изображен вариант схемы исполнения одного из секторов ротора, крепящихся на подвижный элемент. На Фиг. 3 изображен саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором, с щитом-фиксатором положения в работе при максимальной нагрузке. На Фиг. 4 изображен саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором, с щитом-фиксатором положения, с вставленными в канавках штырями, к которым прикреплены стягивающие ротор пружины. На Фиг. 5 изображен саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором, с щитом-фиксатором положения, с вставленными в канавках штырями, к которым прикреплены стягивающие ротор пружины в работе, при максимальной нагрузке.
Саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором состоит из постоянных магнитов 1, вала 2, на котором находится вторичный элемент, или активная часть ротора 3, состоящая из составных секторов ротора, закрепляющих сектора ротора пружин 4, и щита-фиксатора положения 5, крепящегося с подшипниками кручения к корпусу.
Саморегулируемый магнитоэлектрический демпфер с раскрывающимся ротором работает следующим образом. При небольшой скорости вращения составные части раскрывающегося ротора 3, прикрепленные к подвижной части ротора 2 пружинами, не входят в воздушный зазор между постоянными магнитами. Поэтому электромагнитная тормозная сила практически отсутствует.
При увеличении скорости вращения, растут центробежные силы, действующие на составные части ротора 3. Поэтому составные части ротора расходятся в радиальном направлении, пока сила упругости пружин 4 не уравновесит центробежные силы. При значениях центробежной силы, равной силам стягивающих пружин 4, ротор саморегулируемого магнитоэлектрического демпфера 3 перестает радиально раскрываться, при этом проводящая часть секторов ротора 3 попадает в магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами статора 1, в результате взаимодействие вихревых токов, индуцируемых в раскрывающемся роторе 3 с постоянными магнитами 1 приводит к появлению замедляющих вращение ротора 3 электромагнитных сил.
Электромагнитная замедляющая сила пропорциональна площади составных частей, и поэтому увеличивается при увеличении частоты вращения, что приводит к стабилизации частоты вращения.
Чтобы обеспечить только радиальные перемещения составных частей ротора, используется щит-фиксатор положения 5.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет регулировать значение тормозной силы в соответствии с величиной частоты вращения, что стабилизирует частоту вращения.
1. Магнитоэлектрический дисковый демпфер с дисковым электропроводящим ротором, выполненный с двусторонне расположенными постоянными магнитами статора и магнитным сердечником, отличающийся тем, что ротор демпфера разделен на сектора, которые имеют возможность движения вдоль радиальных направляющих полостей, образованных двумя щитами-фиксаторами, и которые прикреплены к основанию ротора пружинами, расположенными внутри направляющих полостей, что дает возможность секторам ротора радиально раскрываться при значениях центробежных сил, больших, чем упругие силы пружин.
2. Магнитоэлектрический дисковый демпфер по п. 1, отличающийся тем, что на секторах ротора имеются с двух сторон штыри, которые вставлены в радиальные прорези щитов-фиксаторов и к которым прикреплены стягивающие сегменты ротора пружины.
