Электромагнитный тормоз

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских .СоциалистичеекихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 19.1280 (21) 3219787/24-07 с присоединением заявки М 9 ИМ.К .3 Н 02 К 49/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ Изобретение относится к электромеханическим элементам приводов вращения, в частности к электромагнитным устройствам для торможения валов машин, механизмов и приборов.Известны электромагнитные тормоза гистерезисного типа, предназначенные для создания тормозного момента, величина которого практически не зависит от частоты вращения ротора при изме" ненни последней в достаточно широком диапазоне от нулевого до максимально" го значения и может плавно регулироваться путем изменения величины тока возбуждения. Тормоза этого типа имеют обмотку возбуждения, питаемую пос" тоянным током, магнитопровод - индуктор разноименнополюсного типа с явно .выраженными полюсными выступами и ротор из листового магнитотвердого материала с существенными потерями .на гистереэи (1.Известен также электромагнитный гистерезисный тормоз с ротором в виде полого тонкостенного цилиндра, изго" товленного из магнитотвердого (гисте- резисного) материала и жестко заделанного в наружную гильзу из нефферомаг нитного материала. В этом тормозе панцирный индуктор с когтеобраэными по" люсами располагается в полости гистерезисногсцилиндра (2.,Недостатками указанных электромагнитных гистерезнсных тормозов являются плохие энергетические показатели.Наиболее близок к предлагаемомуэлектромагнитный тормоз, содержащийротор в виде полого тонкостенного цилиндра из гистерезисного материала,жестко заделанного в наружную обоймуиз неферромагнитного материала, обмотку возбуждения катушечного типа,магнитопровод - индуктор разноименнополюсного типа с полюсными наконечниками иэ магнитомягкого материала,расположенный в полости гистерезисного цилиндра, при этом ширина полюсных наконечников выбранаболее половины полюсного деления (3,Недостатками известного электромав нитного гистерезисного тормоза разно. именнополюсного типа являются большие габариты и масса из-за неоптимального использования гнстерезисиых свойств магнитотвердого материала ротора, перерасход дорогого и.дефицитного магнитотвердого гистерезисного материала, а также повышенная стоимость тормоза.М 5222 электромагнитный тормоз, содержащий ротор в виде полого тонкостенного мотку возбуждения катушечного типа,магнитопровод - индуктор разноименноЦель изобретения - уменьшение габаритов и массы.Для достижения поставленной .целиполюсного деления индуктора выполне"но с величиной, большей толщины гистерезисного цилиндра в 5"б раэ. 5На .Фиг. 1 показара активная эонатормоза, поперечное сечение наФиг2, экспериментальная зависимость тормозного усилия Г от соотношениятолщины стенки Ь и величины полюсно- ЯГго деления ьУстройство содержит гистерезиснйй цилиндр 1 из магнитотвердого материала типа викаллой, несущий элемент 2 в ,виде гильзы обоймы из неферромагнит-: ного материала и полюсные выступы 3(наконечники) из магнитомягкого материала. Кроме того, на Фиг, 1 приняты следующие обозначения:0 - диаметр расточки (внутренний диа". метр) гистерезисного цилиндра;ь - толщина гистерезисного слоя (цилиндра), которая не менее чем в 10 раз меньше радиуса окружности расточкиО - величина равномерного воздушного, зазора под полюсным выступом (наконеч ником), которая не менее чЕм в 10 раз меньше толщины гистереэисного слояЬ- длина дуги (ширина) полюсного . выступа (наконечника)пунктирной линией показан путь ос-ЗО новного (рабочего) магнитного потока,Теоретическое определение этих соотношений невозможно из-за трудностей нахождения решения уравнений электродинамики, описывающих магнитное силовсе взаимодействие полюсной сиатемыи элементов гистереэисного материала.Поэтбму зависимость среднеобъемной удельной энергии перемагничивания от, соотношений вышеуказанных геометричес-Щ Мйх размеров была исследована экспериментально с использованием методов теории подобия, Физического моделирования и планирования экспериментов. На основании экспериментальных дан" ных найдены оптимальные соотношения между толщиной гистерезисного слоя, полюсным делением (шагом) индуктора и длиной дуги (шириной) полюсного выступа 3 (наконечника).величина электромагитного гистере". зисного момента прямо пропорциональна числу пар полюсов индуктора, объему гистереэисного слоя .ротора. и средне- объемной удельной энергии перемагничивания гистерезисного материала. При малом числе пар полюсов, когда полюсное деление индуктора значительяо больше толщины гистерезисного слоя, магнитные силовые линии в слое практически являются дугами окружностей, 6 О концентрических с окружностью расточки гистерезисного цилиндра. В этом случаеперемагничивание гистерезисного материала близко к линейному (пуль. сационному), при которбм удельная энергия перемагничиванин максимальна,однако при этом из-за малого числапар полюсов тормозной гистерезисиыймомент не достигает максимально возможной, величины. При большом числе пар полюсов полюсное деление индуктора становится соизмеримо с толщинойгистерезисного слоя и магнитные силовые линии в слое существенно отличаются от дуг окружностей, концентричных с окружностью расточки гистерезисного цилиндра в этом случаецеремагничивание гйстерезисного материала существенно отличается от линейного (пульсационного) и среднеобъемная удельная энергия перемагничиваниязначительно меньше, чем при пульсационном перемагничивании, поэтому тормозной гистереэисный момент меньше,разом.При отсутствии тока в обмотке возбуждения (не показано) ротор, состоящий из цилиндра 1 и гильзы 2 й жесткосвязанный с, затормаживаемым валом привода, вращается под действием крутящего момента, создаваемого приводом.При этом магнитный поток наконечников 3 отсутствует и тормозной моментравен нулю,При включении тока в обмотке возбуждения образуется магнитный поток,проходящий через полюсные наконечники 3 и гистерезисный цилиндр 1, Путь,магнитного потока показан на чертежепунктирной линией, Под действием магнитного потока возбуждения материалгистерезисного цилиндра 1 намагничивается. При вращении ротора происходит перемагничивание гистерезисного материала, в результате чего на гистерезисный цилиндр 1 действует электромагнитный тормозной момент и час тота. вращения ротора и вала привода уменьшается.Выбором соотношения между величиной полюсного деления и толщиной стейки гистерезисного цилиндра, равного 5-6, можно увеличить тормозноеусилие либо при его сохранении уменьшить габариты и массу тормоза.Укаэанные эФФекты достигаются независимо от того, каким способом создается магнитный поток возбуждения с помощью электромагнита или с помощью постоянного магнита. Формула изобретения цилиндра иэ гистереэисиого материала,жестко заделанного в наружную обоймуиз,неФерромагнитного материала, обполюсного типа с полюснъъе наконечни- источннки инФормацннками иэ магнитомягкогь материала, рас- принятые во внимание прн экспертизеполоаенный в полости гистереэнсногоцнлинлра,. при.этом ширина полюсвых , 1, Авторское свнпетелъство СССРнаконечников выбрана более половнны В, 103369, кл, Н 02 Х 49/04., 19%6.полюсчого деления, о т л и ч а а.щ и й с я тем, что, с целью уменъщенин . 2. уинстон д ЕонстРуиРЬЗФаангабаритов и массы, величина полюсно- р йримененне гнстереэиснеа мУ 4 е, 1957.,.го деления индуктора выполнена боль, Мнзврнн С,Р. Свнхронные,электркюе;толщнны стенки гистерезисного ци- ческие маынны летателъныкаппаратов.линдра в. 5-6 раэ. 16 Изд-во ИАИ 1972 с. 174395222 а аг аа си ат ап ож а/г 4%и 8мчик ж 685итета СССоткрытийская наб. ПОдписное аз 665/40 Тир ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш