Тормозной электродвигатель

(54) (57) маши ческ У 23литехническ эом.экспл Н,А.Бауков чет оженном ссодержитгнит 7 СССР 977.СР1983 етельствоК 7/106,ельство СК 7/106,мозноии обмот ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ(56) Авторское свиВ 548920, кл. Н 02Авторское свидеУ 1136259, кл. Н 0 ОРМОЗНОИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ зобретение относится к электро строению, а именно к электримашинам со встроенным тормоель изобретения - улучшение атационных характеристик эа сключения потребления энергии тормозом в рабочем растор стоянии. Электродвигатель растормаживающий электром с ярмом 8 и обмоткой 9, т электромагнит 4 с якорем1239789 кой б. Якорь 5 установлен с возможностью аксиальнога перемещения. Наружная поверхность якоря 5 по периферии имеет в сечении клинообразнуюФорму, а упругий элемент в виде подпружиненных толкателей 17 служит дляприжима якоря 5 к тормозному диску 14,Тормозной электромагнит 4 установленнапротив якоря 5 са стороны, противоположной растормаживающему электромагниту 7. Последовательно с обмоткой 9 включен конденсатор. В периодторможения на тормозной диск 14 дей 1Изобретение относится к электро- машиностроению, 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 - 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 валам 3 и электромагнитного тормоза, содержащего тормозной электромагнит 4 с якорем 5 и обмоткой б и растармаживающий 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 па 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 одновременна два усилия аттормазнога электромагнита 4 и упругага элемента, за счет чего кине-.тическая энергия, запасенная ва вращающемся роторе 2, быстро гасится,ивал 3 останавливается. После полногоразряда конденсатора на тормознойдиск продолжает действовать аксиальная составляющая усилия упругогоэлемента, которая фиксируе": вал 3 внеподвижном состоянии, что исключаетпотребление энергии тормозом, 2 з.п.ф-лы, 4 ил,Хсиальных перемещений тормозной диск 14, имеющий две Фрикцианные накладки 15, Якорь 10 прижимает тормозной диск 14 к неподвижной тормозной поверхности 1 б посредством упругого элемента, выполненного в виде талкателей 17, имеющих.Форму шарика и подпружиненных пружинами 18 в радиальном направлении к наклонной поверхности 13 клинообразной периферийной части якоря 10. Толщина Ь якора 10 выполнена удовлетворяющей условию 1 ь 1, где 3 - полная длина аксиальнога хада якоря 10, т.е. расстояние между обращенными друг к другу торцами ярма 8 и якоря 10 (фиг.3), Обмотка 9 растармаживающега электромагнита 7 включена в диагональ мостовога выпрямителя 19. Последовательна с обмоткой 9 подключен конденсатор 20, .параллельно которому через нормально замкнутый контакт 2 1 аппарата управления электродвигателем 1,ке показан) подключена обмотка 6 тормозного электромагнита 4. Углы , и с- наклона поверхностей 12 и 13 клинообразной периферийной части якоря 10 относительно оси вала 3 могут быть выполнены различными па величине р причем угол 1са стороны растармаживающега электромагнита 7 больше угла М со стороны тормоз- нога электромагнита 4 (фиг,4).Устройство работает следующим образам.При отключенном электродвигателе талкатели 17 прижаты в радиальном направлении усилием пружины 18 к по 1239789верхности 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 со стороны приводного механизма. Величину этого тормозного уси лия можно изменить путем изменения угла к . При этом контакт 21 замкнут и конденсатор 20 разряжен, 1При включении электродвигателя15 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 сос 25 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 притянутом якоре 10 толкатель 17 остается подпружиненным к клинообразной 35 части якоря 10 к поверхности 12. По мере заряда конденсатора 20 ток в, обмотке 9 уменьшается до нуля. Соответственно, тяговое усилие, развиваемое растормаживающим электромагни том 7, также исчезает. Но поскольку направление аксиальной составляющей усилия, действующего на якорь 10 со стороны упругого элемента 18, изменилось на противоположное вследствие 45 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, аконтакт 21 замыкается. Следовательно, к обмотке 6 тормозного электромагнита 4 прикладывается напряжение конденсатора 20. При разрядеконденсатора 20 по обмотке 6 протекает ток, и тормозной электромагнит 4развивает тяговое усилие, действующее на якорь 10. Поскольку это тяговое усилие больше по величине,чемудерживающее усилие упругого элемента 18, то якорь 10 притягивается кякорю 5 до упора в тормозной диск 14,При этом толкатель 17 переходит наповерхность 13 якоря 10, создаваяаксиальное тормозное усилие. Такимобразом, в период торможения на тормозной циск 14 действуют одновременно два аксиальных усилия (от тормозного электромагнита 4 и упругогоэлемента 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 усилияупругого элемента 18, которая фиксирует вал 3 в неподвижном состоянии,а схема подготовлена к повторномупуску, Время разряда конденсатора 20,а следовательно, и время действияна якорь 10 тягового усилия тормозного электромагнита 4, обеспеченоравным времени от начала торможениядо 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 йЩ электродвигателя за счет отсутствия потерь мощности в тормозе. Последнее увеличивает также надежность и срок службы тормоза, так как отсутствует нагрев обмотки растормаживающего электромагнита, Одновременно это не требует принуди 1239139тельного охлаждения тормоза и не вызывает дополнительного нагрева воздуха, охлаждающего электродвигатель.Отключение обмотки растормаживающего электромагнита посредством конденсатора не вызывает коммутационныхперенапряжений в этой обмотке, чтотакже повышает надежность и срокслужбы электродвигателя, Именяя уг,лы ы, инаклона сторон клинообразной периферийной поверхности якоряотносительно оси вала, можно изменять величины тормозного и удерживающего усилий, обеспечивая тем самымнеобходимое быстродействие электродвигателя при включении и отключениина величину тормозного момента. Поскольку большой величины удерживающего усилия для фиксации якоря с зазором относительно тормозного дискане требуется, так как в режиме удержания на якорь не действуют никакиеаксиальные усилия кроме этого удерживающего усилия, то угол х может 25быть выполнен значительно меньшим,чем угол Ф (практически близким кнулю). Это позволяет уменьшить величину удерживающего усилия. Следовательно, для преодоления последнегопотребуется незначительное тяговоеусилие тормозного электромагнита,Этов свою очередь, позволяет уменьшитьгабариты и потребляемую мощностьтормозного электромагнита и, соответственно, уменьшить емкость конденсатора, запасенная энергия которогои используется для питания обмоткитормозного электромагнита и созданияим тягового усилия. Выполнение толка- отелей в виде тела качения, например,шарика, установленного с воэможностью качения по периФерии якоря, позволяет значительно уменьшить механические потери в контакте толкатель- дякорь, так как при аксиальных перемещениях якоря шарик будет не скользить, а перекатываться по периферииякоря с минимальным трением. Этопозволяет не только уменьшить необходимые тяговые усилия обоих электромагнитов, но и увеличить надежность конструкции за счет исключениязаклинивания толкателя,Формула изобретения1. Тормозной электродвигатель,содержащий растормаживающий и тормозной электромагниты, каждый из, которых выполнен с ярмом с обмоткой иустановлен на неподвижной частиэлектродвигателя, якорь, подпружиненный упругим элементом к тормозномудиску, установленному на валу с возможностью осевого перемещения, мостовой выпрямитель, в диагональ котороговключена обмотка растормаживающегоэлектромагнита, и конденсатор, параплельно которому через нормальнозамкнутый контакт подключена обмотка тормозного электромагнита, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения эксплуатационных характеристик за счет исключения потребления энергии тормозом в рабочем .расторможенном состоянии, наружнаяповерхность якоря по периферии имеет в сечении клинообразную форму,упругий элемент выполнен в виде толкателей, подпружиненных в радиальномнаправлении к клинообразной поверх- .ности якоря со стороны растормаживающего электромагнита, тормозной электромагнит установлен напротив якорясо стороны, противоположной растор- .маживающему электромагниту, а конденсатор включен последовательно собмоткой растормаживающего электромагнита,2. Электродвигатель по п,1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что углынаклона сторон клинообразной поверх-ности якоря относительно оси валаэлектродвигателя выполнены различными по величине, причем угол со сто.роны растормаживающего электромагнита больше угла со стороны тормозногоэлектромагнита.3. Электродвигатель по пп, 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтотолкатель выполнен в виде тела вращения и установлен с возможностью качения по периферии якоря.1239789 Составитель А.Трепутневаедактор Р.Цицика Техред О.сопко орректор Т, Ко Т одписное ИИПИ Государс по делам изо13035, Москва, Ж/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная Заказ 3404/5 ВН