RU2369954C1 - Electromagnetic coupling - Google Patents

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: invention is related to electric engineering, to electromagnet couplings, and may be used for remote control of shafts engagement in case of impact load and high transmission torque. Electromagnetic coupling has toroidal magnetic conductor 1, annular winding of control 2, non-magnetic bush 3 of drive shaft 11, disks of master and slave shaft 4 and 5 accordingly, comprising alternating ferromagnetic and non-magnetic elements, non-magnetic bush 6 of slave shaft 7, thick disk of master shaft 8, disk of slave shaft 9, non-magnetic bush 10 of master shaft 11. Due to introduction of several disks of master and slave shafts, electromagnetic coupling is produced with high transmission torque.

EFFECT: increase of transmission torque with preservation of dimensions.

2 cl, 2 dwg

Description

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.The invention relates to electrical engineering, in particular to electromagnetic couplings, and can be used to remotely control the clutch of the shafts under shock load and a large transmitted moment.

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].A known electromagnetic coupling containing a stationary field winding, a magnetic circuit of the field coil, an internal coupling half with a gear rotor and an external coupling coupling of gear elements and a non-magnetic ring between them (Ganzburg LB, Fedotov AI "Design of electromagnetic and magnetic mechanisms", Reference , L., Engineering, 1980) - [1].

Ее недостатком является малый передаваемый момент.Its disadvantage is the small transmitted moment.

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].Closest to the proposed coupling in technical essence is an electromagnetic coupling containing a housing with a coil, a friction assembly, which is a package of magnetically conductive flat and elastic wavy disks with a sinus wave in the circumferential direction, including two concentrically arranged ring elements connected by radial jumpers (patent No. 2245466 , F16D 27/07, H2K 49/08, publ. 2005.01.27) - [2].

Ее недостатком является наличие фрикционного узла и малый передаваемый момент.Its disadvantage is the presence of a friction unit and a small transmitted moment.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в увеличении передаваемого муфтой момента при сохранении ее габаритов.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the moment transmitted by the clutch while maintaining its dimensions.

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.The technical result is achieved by the fact that in an electromagnetic coupling having a control winding, a magnetic circuit, disks mechanically connected to the drive shaft, and disks mechanically connected to the driven shaft, the disks are made flat, have alternating ferromagnetic and non-magnetic sectors, and the angular sizes of the magnetic sectors on all disks are the same, the angular sizes of non-magnetic sectors on all disks are the same, the disks associated with the drive and driven shafts alternate, the control winding is made in the form of a ring, and the magnetic circuit a toroidal shape.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1 и 2, гдеThe essence of the claimed invention is illustrated in figures 1 and 2, where

Фиг.1 - конструктивная схема электромагнитной муфты;Figure 1 is a structural diagram of an electromagnetic clutch;

Фиг.2 - сечение диска ведомого вала.Figure 2 is a cross section of the drive shaft of the drive.

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.The electromagnetic coupling has a toroidal magnetic circuit 1, an annular control winding 2, a non-magnetic sleeve 3 of the drive shaft 11, disks of the drive shaft 4, drives of the driven shaft 5, a non-magnetic sleeve 6 of the driven shaft 7, a thick drive of the drive shaft 8, a drive of the driven shaft 9, non-magnetic sleeve 10 drive shaft 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.The cross section of the drives 5 of the driven shaft is shown in FIG. 2. They have alternating ferromagnetic and non-magnetic sectors. Ferromagnetic sectors are shown by hatching. The drives 4 of the drive shaft have a similar design.

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.The leftmost disk 8 of the drive shaft has a large thickness, since it also performs a power function. Through it, the entire moment of the engine is transmitted, which is distributed across all disks. This disk has a flat surface on the left and protrusions on the right repeating the geometry of the ferromagnetic sectors. The thickness of the protrusions is half that of other discs.

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.Similarly, the rightmost disk 9 of the driven shaft has a flat right surface, and on the left are protrusions that repeat the geometry of the ferromagnetic sectors. The thickness of the protrusions is half that of other discs.

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.The electromagnetic clutch operates as follows. When voltage is applied to the winding 2, a magnetic flux occurs, the middle field line of which is shown by a dashed line. The magnetic flux passes through the disks of the driving and driven shafts in the axial direction. Disks tend to occupy a position in which the magnetic flux and magnetic conductivity are maximum. This is observed when the magnetic sectors of the drives of the drive and driven shafts are opposite each other.

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.In the absence of a load moment on the driven shaft 7, the disks rotate synchronously and in phase. With an increase in the load moment, the mismatch angle between the drive and driven shafts increases, i.e. an elastic moment transmission is obtained. The maximum transmitted moment depends on the number of ferromagnetic sectors on one disk, on the number of working gaps between the disks and on the average radius of interaction, as well as on magnetic induction in the working gaps.

Площадь всех ферромагнитных секторов одного диска определяется формулойThe area of all ferromagnetic sectors of one disk is determined by the formula

,

,

где R - наружный радиус; r - внутренний радиус ферромагнитного элемента. Если магнитные элементы двух дисков расположены друг против друга, то магнитная проводимость между дисками дается формулойwhere R is the outer radius; r is the inner radius of the ferromagnetic element. If the magnetic elements of two disks are located opposite each other, then the magnetic conductivity between the disks is given by the formula

,

,

где µ₀ - магнитная постоянная; δ - зазор между дисками.where µ ₀ is the magnetic constant; δ is the gap between the disks.

Угол одного сектораThe angle of one sector

,

,

где n - число ферромагнитных секторов одного диска.where n is the number of ferromagnetic sectors of one disk.

Электромагнитный момент муфты определяется формулойThe electromagnetic moment of the coupling is determined by the formula

,

,

где U_δ - магнитное напряжение на всех рабочих зазорах; Λ - их магнитная проводимость.where U _δ is the magnetic voltage at all working gaps; Λ is their magnetic conductivity.

Положим, что справедливы равенстваWe assume that the equalities

;

,

;

,

где m - количество рабочих зазоров. Из приведенных равенств следуют выражения:where m is the number of working gaps. From the above equalities, the following expressions follow:

;

;

;

;

.

.

Здесь В - магнитная индукция в рабочем зазоре.Here B is the magnetic induction in the working gap.

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.It can be seen from the last formulas that the transmitted moment depends on the number of ferromagnetic sectors on one disk, on the number of working gaps between the disks and on the average radius of interaction, as well as on magnetic induction in the working gaps. The greater the number of ferromagnetic sectors and operating clearances, the greater the transmitted moment.

Данная электромагнитная муфта рекомендуется к применению в механических передачах с дистанционным управлением сцеплением, с большим передаваемым моментом и с ударными нагрузками на ведомом валу.This electromagnetic clutch is recommended for use in mechanical transmissions with remote control of the clutch, with a large transmitted moment and with shock loads on the driven shaft.

Claims (2)

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.1. An electromagnetic clutch having a control winding, a magnetic circuit, disks mechanically connected to the drive shaft, and disks mechanically connected to the driven shaft, characterized in that the disks are flat, have ferromagnetic and non-magnetic sectors, and their angular dimensions on all disks are the same , the disks connected with the driving and driven shafts alternate, the control winding is made in the form of a ring, and the magnetic circuit has a toroidal shape. 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. 2. The electromagnetic clutch according to claim 1, characterized in that the extreme disks have a flat surface on the side of the magnetic circuit and, on the other hand, protrusions repeating the geometry of the ferromagnetic sectors, while the thickness of the protrusions is two times less than the thickness of other disks.

Images