RU2365022C1 - Controlled magnetoelectric brake - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric machines and can be used for damping mechanical oscillations, automatic control systems etc. Proposed device incorporates a hollow non-magnetic cylindrical rotor. External inductor has radially located permanent magnets and salient pole internal core can turn from 0 to 90 degrees with 30 degrees steps. Retainer is fitted on internal core shaft.

EFFECT: control over braking torque with minimum power consumption.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для демпфирования механических колебаний в машинах, системах автоматического регулирования и т.п.The invention relates to electric machines and can be used to damp mechanical vibrations in machines, automatic control systems, etc.

Известен электромагнитный тормоз, содержащий корпус, установленный на валу тормозной барабан, два электромагнита, установленные по обе стороны тормозного барабана с зазором относительно него, тормозной элемент, источники питания и магнитного поля. Тормозной элемент выполнен в виде тормозной скобы, закрепленной в нижней части корпуса с установленной на ней пассивной обмоткой, соединенной через реактивный элемент с датчиком хода педали тормоза [патент RU №2279753 C1, Н02К 49/00 (2006.07), опубл. 10.07.2006].Known electromagnetic brake, comprising a housing mounted on the shaft of the brake drum, two electromagnets mounted on both sides of the brake drum with a gap relative to it, brake element, power sources and magnetic field. The brake element is made in the form of a brake caliper fixed in the lower part of the housing with a passive winding mounted on it, connected through a reactive element to the brake pedal travel sensor [patent RU No. 2279753 C1, Н02К 49/00 (2006.07), publ. 07/10/2006].

Но данный тормоз требует наличия источника питания относительно большой мощности.But this brake requires a relatively high power source.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный тормоз, содержащий вал на подшипниках с закрепленным на нем полым немагнитным цилиндрическим ротором, имеющим одну степень свободы, установленным в корпусе. Во внутреннее пространство полого немагнитного цилиндрического ротора неподвижно установлен цилиндрический сердечник. Наружный индуктор выполнен с радиально расположенными постоянными магнитами [патент RU №2287729 С1, F16F 6/00 (2006.01), опубл. 20.11.2006].The closest in technical essence and the achieved result is an electromagnetic brake containing a shaft on bearings with a hollow non-magnetic cylindrical rotor fixed to it, having one degree of freedom, installed in the housing. A cylindrical core is fixedly mounted in the interior of a hollow non-magnetic cylindrical rotor. The external inductor is made with radially arranged permanent magnets [patent RU No. 2287729 C1, F16F 6/00 (2006.01), publ. November 20, 2006].

Недостатком является невозможность регулирования механической характеристики во время работы.The disadvantage is the inability to control the mechanical characteristics during operation.

Задачей изобретения является управление тормозным моментом с минимальными энергетическими затратами.The objective of the invention is to control the braking torque with minimal energy costs.

Задача достигается тем, что в управляемом магнитоэлектрическом тормозе с полым немагнитным цилиндрическим ротором, наружным индуктором, выполненным с радиально расположенными постоянными магнитами, и внутренним сердечником, в отличие от прототипа, внутренний сердечник выполнен явнополюсным с возможностью поворота от 0 до 90 градусов с шагом 30 градусов, а на валу внутреннего сердечника установлен фиксатор.The task is achieved by the fact that in a controlled magnetoelectric brake with a hollow non-magnetic cylindrical rotor, an external inductor made with radially arranged permanent magnets, and an inner core, in contrast to the prototype, the inner core is made polar with the ability to rotate from 0 to 90 degrees in increments of 30 degrees , and a latch is installed on the shaft of the inner core.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2а), б) - положения внутреннего явнополюсного сердечника, соответствующим максимальному и минимальному тормозному моменту соответственно.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the device; on figa), b) - the position of the internal explicit pole core corresponding to the maximum and minimum braking torque, respectively.

Управляемый магнитоэлектрический тормоз содержит вал 1 на подшипниках 2 с закрепленным на нем полым немагнитным цилиндрическим ротором 3, имеющим одну степень свободы, установленным в корпусе 4. Наружный индуктор выполнен с радиально расположенными постоянными магнитами 5. В полом немагнитном цилиндрическом роторе 3 расположен внутренний явнополюсный сердечник 6, укрепленный на другом валу 7, который аналогично установлен в корпусе 8 на подшипниках 9. На валу 7, выполненным с возможностью поворота от 0 до 90 градусов с шагом 30 градусов, установлен фиксатор 10.The controlled magnetoelectric brake comprises a shaft 1 on bearings 2 with a hollow non-magnetic cylindrical rotor 3 fixed to it, having one degree of freedom, mounted in the housing 4. The external inductor is made with radially arranged permanent magnets 5. An internal explicit pole core 6 is located in the hollow non-magnetic cylindrical rotor 3 mounted on another shaft 7, which is similarly mounted in the housing 8 on bearings 9. On the shaft 7, configured to rotate from 0 to 90 degrees in increments of 30 degrees, is set flax latch 10.

Управляемый магнитоэлектрический тормоз работает следующим образом.Managed magnetoelectric brake operates as follows.

При включении максимального тормозного момента внутренний явнополюсный сердечник 6 расположен так, что воздушный зазор между ним и постоянными магнитами 5 наружного индуктора минимален, а следовательно, магнитный поток, проходящий через зазоры и замыкающийся по якорю, имеет наибольшую величину (фиг.1б). Наибольшей будет в этом случае ЭДС и вихревые токи, наводимые при вращении полого немагнитного цилиндрического ротора, и тормозной момент.When the maximum braking torque is turned on, the internal explicitly-polar core 6 is located so that the air gap between it and the permanent magnets 5 of the external inductor is minimal, and therefore, the magnetic flux passing through the gaps and closing along the armature has the largest value (Fig. 1b). The largest will be in this case the EMF and eddy currents induced during the rotation of the hollow non-magnetic cylindrical rotor, and the braking torque.

На внутренний явнополюсный сердечник действуют два момента: момент, возникающий от действия включающей силы, притягивающей внутренний явнополюсный сердечник к постоянным магнитам, и момент, возникающий под действием выключающей силы, вызванной взаимодействием постоянных магнитов и вихревых токов. Эти моменты направлены противоположно, так что результирующий момент, приложенный к внутреннему явнополюсному сердечнику, практически равен нулю. Поэтому необходим относительно небольшой момент для поворота внутреннего явнополюсного сердечника в следующее положение, который обеспечивает маломощный электрический или гидравлический привод (на фиг.1 не показан). При необходимости уменьшения тормозного момента привод поворачивает освобожденный фиксатором внутренний явнополюсный сердечник от 0 до 90 градусов с шагом 30 градусов, устанавливая его в следующее фиксированное положение. Итак, зазор между внутренним явнополюсным сердечником и постоянными магнитами наружного индуктора с каждым шагом будет увеличиваться, а тормозной момент при этом будет уменьшаться, и будет минимальным при повороте на угол 90 градусов (фиг.1в).Two moments act on the internal explicit pole core: the moment arising from the action of the switching force attracting the internal explicit pole core to the permanent magnets, and the moment arising under the action of the switching force caused by the interaction of the permanent magnets and eddy currents. These moments are directed oppositely, so that the resulting moment applied to the internal explicit pole core is practically zero. Therefore, a relatively small moment is needed to rotate the internal explicit pole core to the next position, which provides a low-power electric or hydraulic drive (not shown in FIG. 1). If it is necessary to reduce the braking torque, the drive rotates the internal explicit pole core freed by the latch from 0 to 90 degrees in increments of 30 degrees, setting it in the next fixed position. So, the gap between the inner explicit pole core and the permanent magnets of the external inductor will increase with each step, and the braking torque will decrease, and will be minimal when turning through an angle of 90 degrees (Fig.1c).

Таким образом, изменяя угол поворота внутреннего явнополюсного сердечника, возможно управление величиной тормозного момента от минимального до максимального значения.Thus, by changing the angle of rotation of the internal explicit pole core, it is possible to control the amount of braking torque from minimum to maximum value.

Claims (1)

Управляемый магнитоэлектрический тормоз с полым немагнитным цилиндрическим ротором, наружным индуктором, выполненным с радиально расположенными постоянными магнитами и внутренним сердечником, отличающийся тем, что внутренний сердечник выполнен явнополюсным с возможностью поворота от 0 до 90° с шагом 30°, а на валу внутреннего сердечника установлен фиксатор. A controlled magnetoelectric brake with a hollow non-magnetic cylindrical rotor, an external inductor made with radially arranged permanent magnets and an inner core, characterized in that the inner core is made explicitly with the possibility of rotation from 0 to 90 ° in 30 ° increments, and a latch is installed on the shaft of the inner core .

Images