|
(21), (22) Заявка: 2008114249/09, 11.04.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
11.04.2008
(46) Опубликовано: 10.10.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2245466 С2, 27.01.2005. SU 135311 А, 01.03.1961. SU 1733754 A1, 15.05.1992. SU 1742552 A1, 23.06.1992. SU 1796790 A1, 23.02.1993. SU 447081 A, 29.10.1976. SU 473866 А, 22.03.1976. GB 882657 A, 15.11.1961. US 6920968 B2, 26.07.2005. WO 2007130421 A2, 15.11.2007.
Адрес для переписки:
420111, г.Казань, ул. Карла Маркса, 10, ГОУ ВПО Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, отдел интеллектуальной собственности
|
(72) Автор(ы):
Афанасьев Анатолий Юрьевич (RU), Давыдов Николай Владимирович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (RU)
|
(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МУФТА
(57) Реферат:
Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным муфтам, и может быть использовано для дистанционного управления сцеплением валов при ударной нагрузке и большом передаваемом моменте. Технический результат заключается в увеличении передаваемого момента при сохранении габаритов. Электромагнитная муфта имеет тороидальный магнитопровод 1, кольцевую обмотку управления 2, немагнитную втулку 3 ведущего вала 11, диски ведущего и ведомого вала 4 и 5 соответственно, состоящие из чередующихся ферромагнитных и немагнитных элементов, немагнитную втулку 6 ведомого вала 7, толстый диск ведущего вала 8, диск ведомого вала 9, немагнитную втулку 10 ведущего вала 11. Благодаря введению нескольких дисков ведущего и ведомого валов получена электромагнитная муфта с большим передаваемым моментом. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным муфтам, и может быть использовано для дистанционного управления сцеплением валов при ударной нагрузке и большом передаваемом моменте.
Известна электромагнитная муфта, содержащая неподвижную обмотку возбуждения, магнитопровод обмотки возбуждения, внутреннюю полумуфту с зубчатым ротором и внешнюю полумуфту из зубцовых элементов и немагнитного кольца между ними (Ганзбург Л.Б., Федотов А.И. «Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов», Справочник, Л., Машиностроение, 1980 г.) – [1].
Ее недостатком является малый передаваемый момент.
Наиболее близким к предлагаемой муфте по технической сущности является электромагнитная муфта, содержащая корпус с катушкой, фрикционный узел, представляющий собой пакет магнитопроводящих плоских и упругих волнистых дисков с синусообразной волной в окружном направлении, включающих два концентрично расположенных кольцевых элемента, связанных радиальными перемычками (патент 2245466, F16D 27/07, Н02К 49/08, опубл. 2005.01.27) – [2].
Ее недостатком является наличие фрикционного узла и малый передаваемый момент.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в увеличении передаваемого муфтой момента при сохранении ее габаритов.
Технический результат достигается тем, что в электромагнитной муфте, имеющей обмотку управления, магнитопровод, диски, механически связанные с ведущим валом, и диски, механически связанные с ведомым валом, диски выполнены плоскими, имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные секторы, причем угловые размеры магнитных секторов на всех дисках одинаковые, угловые размеры немагнитных секторов на всех дисках одинаковые, диски, связанные с ведущим и ведомым валами, чередуются, обмотка управления выполнена в виде кольца, а магнитопровод имеет тороидальную форму.
Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1 и 2, где
Фиг.1 – конструктивная схема электромагнитной муфты;
Фиг.2 – сечение диска ведомого вала.
Электромагнитная муфта имеет тороидальный магнитопровод 1, кольцевую обмотку управления 2, немагнитную втулку 3 ведущего вала 11, диски ведущего вала 4, диски ведомого вала 5, немагнитную втулку 6 ведомого вала 7, толстый диск ведущего вала 8, диск ведомого вала 9, немагнитную втулку 10 ведущего вала 11.
Сечение дисков 5 ведомого вала показано на Фиг.2. Они имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные сектора. Ферромагнитные сектора показаны штриховкой. Диски 4 ведущего вала имеют аналогичную конструкцию.
Самый левый диск 8 ведущего вала имеет большую толщину, так как он выполняет еще и силовую функцию. Через него передается весь момент двигателя, который распределяется по всем дискам. Этот диск имеет слева плоскую поверхность, а справа выступы, повторяющие геометрию ферромагнитных секторов. Толщина выступов в два раза меньше, чем толщина других дисков.
Аналогично самый правый диск 9 ведомого вала имеет плоскую правую поверхность, а слева выступы, повторяющие геометрию ферромагнитных секторов. Толщина выступов в два раза меньше, чем толщина других дисков.
Электромагнитная муфта работает следующим образом. При подаче напряжения на обмотку 2 возникает магнитный поток, средняя силовая линия которого показана штриховой линией. Магнитный поток проходит через диски ведущего и ведомого валов в осевом направлении. Диски стремятся занять положение, при котором магнитный поток и магнитная проводимость максимальны. Это наблюдается, когда магнитные секторы дисков ведущего и ведомого валов находятся напротив друг друга.
В отсутствии момента нагрузки на ведомом валу 7 диски вращаются синхронно и синфазно. При увеличении момента нагрузки увеличивается угол рассогласования между ведущим и ведомым валами, т.е. получается упругая передача момента. Максимальный передаваемый момент зависит от числа ферромагнитных секторов на одном диске, от числа рабочих зазоров между дисками и от среднего радиуса взаимодействия, а также от магнитной индукции в рабочих зазорах.
Площадь всех ферромагнитных секторов одного диска определяется формулой
,
где R – наружный радиус; r – внутренний радиус ферромагнитного элемента. Если магнитные элементы двух дисков расположены друг против друга, то магнитная проводимость между дисками дается формулой
,
где µ0 – магнитная постоянная; – зазор между дисками.
Угол одного сектора
,
где n – число ферромагнитных секторов одного диска.
Электромагнитный момент муфты определяется формулой
,
где U – магнитное напряжение на всех рабочих зазорах; – их магнитная проводимость.
Положим, что справедливы равенства
; ,
где m – количество рабочих зазоров. Из приведенных равенств следуют выражения:
; ;
.
Здесь В – магнитная индукция в рабочем зазоре.
Из последних формул видно, что передаваемый момент зависит от числа ферромагнитных секторов на одном диске, от числа рабочих зазоров между дисками и от среднего радиуса взаимодействия, а также от магнитной индукции в рабочих зазорах. Чем больше количество ферромагнитных секторов и рабочих зазоров, тем больше передаваемый момент.
Данная электромагнитная муфта рекомендуется к применению в механических передачах с дистанционным управлением сцеплением, с большим передаваемым моментом и с ударными нагрузками на ведомом валу.
Формула изобретения
1. Электромагнитная муфта, имеющая обмотку управления, магнитопровод, диски, механически связанные с ведущим валом, и диски, механически связанные с ведомым валом, отличающаяся тем, что диски выполнены плоскими, имеют ферромагнитные и немагнитные секторы, причем их угловые размеры на всех дисках одинаковые, диски, связанные с ведущим и ведомым валами, чередуются, обмотка управления выполнена в виде кольца, а магнитопровод имеет тороидальную форму.
2. Электромагнитная муфта по п.1, отличающаяся тем, что крайние диски имеют плоскую поверхность со стороны магнитопровода, а с другой стороны выступы, повторяющие геометрию ферромагнитных секторов, при этом толщина выступов в два раза меньше, чем толщина других дисков.
РИСУНКИ
|
|