ТОРМОЗНОЙ УЗЕЛ
BRAKING ASSEMBLY

Изобретение относится к области электротехники, в частности тормозным устройствам, предназначенным для останова электрических машин с низкой частотой вращения вала.
Известен самотормозящийся синхронный электродвигатель с аксиальным возбуждением (А.С. СССР №788279, Н02К 7/106, 29.01.79 г.), содержащий статор с обмоткой, ротор, корпус и подшипниковые щиты из магнитопроводного материала, на первом из которых, снабженном кольцевой диамагнитной вставкой, укреплен узел торможения в виде якоря, подпружиненного к тормозному блоку с фрикционной прокладкой, где для повышения быстродействия электродвигатель снабдили короткозамкнутым электропроводящим кольцом, установленным соосно ротору на втором подшипниковом щите.
Известен электродвигатель (патент RU №2321142, Н02K 19/24, Н02K 29/06, Н02K 37/10, приоритет 14.06.2006 г.). Близким является решение по второму пункту формулы этого патента. Электродвигатель для привода электрических исполнительных механизмов и устройств, содержащий зубчатые магнитомягкие ротор и статор, выполненный в виде магнитопровода с полюсами и сегментами и - чередующимися по окружности тангенциально намагниченными постоянными магнитами, на полюсах размещены катушки m-фазной обмотки, к каждому сегменту прилегают постоянные магниты одноименной полярности, число сегментов и полюсов кратно 2 m, зубцы на сегментах и роторе выполнены с равными шагами, оси зубцов смежных сегментов смещены на угол 360/2 m эл. градусов, обмотки каждой фазы выполнены из последовательного соединения катушек, размешенных на полюсах, отстоящих друг от друга на m-1 полюс, где согласно изобретению на статоре размещен электромагнитный тормоз с фрикционным элементом, подвижная часть которого связана с валом электродвигателя, обмотки тормоза включаются в работу одновременно с обмотками электродвигателя.
Известен электродвигатель с электромагнитным тормозом, выпускаемый ООО «ЭСКО», Республика Беларусь, http//www.esco-motors.ru/engines php. Электромагнитный тормоз, закрепленный на заднем подшипниковом щите электродвигателя, содержит корпус, электромагнитную катушку или набор электромагнитных катушек, тормозные пружины, якорь, представляющий собой антифрикционную поверхность для тормозного диска, тормозной диск с фрикционными безасбестными накладками. В состоянии покоя электродвигатель является заторможенным, нажим пружин на якорь, который, в свою очередь, оказывает нажим на тормозной диск, вызывает блокировку тормозного диска и создает тормозной момент. Отпуск тормоза происходит посредством подачи напряжения к катушке электромагнита и притягивания якоря возбужденным электромагнитом. Ликвидированный таким образом нажим якоря на тормозной диск вызывает его отпуск и свободное вращение с валом электрического двигателя или совместно работающего с тормозом устройства. Возможным является оснащение тормозов рычагом для ручного отпуска, обеспечивающего переключение привода в случае исчезновения напряжения, необходимого для отпуска тормозов.
Известен тормозной узел, встраиваемый в электродвигатель, выпускаемый ЗАО «Белробот», Республика Беларусь, http://www.belrobot.by/catalog.asp?sect=2&subsect=4. Тормозной узел, закрепленный на заднем подшипниковом щите электродвигателя, содержит корпус, электромагнит, пружины, якорь, установочный диск, тормозной диск с двухсторонними фрикционными накладками, винт регулировки тормозного момента. При отсутствии напряжения на электромагните пружина перемещает якорь и прижимает тормозной диск к установочному диску, связывая через поверхности трения ротор двигателя и его корпус. При подаче напряжения электромагнит перемещает якорь, сжимая пружины, и освобождает тормозной диск, а с ним и вал электродвигателя.
Общими недостатками описанных выше устройств является износ накладок тормозных дисков, достаточно большая потребляемая мощность электромагнита для преодоления прижимного усилия пружины и, как следствие, большие габаритные размеры и масса.
Целью заявляемого изобретения является снижение габаритных размеров и массы тормозного узла, снижение электрической мощности электромагнита, повышение надежности и срока службы тормозного узла.
Указанную цель достигают тем, что в тормозном узле, содержащем электромагнит, тормозную пружину, тормозные диски, один из которых жестко закреплен на валу, а другой подвижный только в осевом направлении, согласно изобретению торможение и фиксацию останова осуществляют посредством тормозных дисков, сопрягаемые поверхности которых выполнены в виде радиально расположенных зубцов, причем профиль зубцов одного диска соответствует профилю пазов другого диска.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Фиг.1 - общая схема электрической машины с тормозным узлом.
Фиг.2 - вид жестко закрепленного диска тормозного узла.
Фиг.3 - вид подвижного в осевом направлении диска тормозного узла.
Тормозной узел содержит электромагнит 1, тормозную пружину 2, жестко закрепленный на валу тормозной диск (жесткий диск) 3, соосно которому расположен подвижный в осевом направлении тормозной диск (подвижный диск) 4 и закрепленные на подшипниковом щите направляющие 5, по которым перемещается подвижный диск 4. Сопрягаемые поверхности тормозных дисков выполнены в виде радиально расположенных зубцов. Количество, геометрические размеры и прочность зубцов тормозных дисков 3 и 4, а также прочность направляющих 5 рассчитывают так, чтобы выдержать усилия, возникающие при принудительном останове вращающегося вала. Для гарантированного зацепления при вращении вала с жестким диском возможно выполнение пазов жесткого диска шириной, значительно большей ширины зубцов подвижного диска, а сила пружины должна обеспечивать необходимую скорость вхождения зубцов в пазы. Следует отметить, что сопрягаемые поверхности могут быть выполнены в форме шлицов или подобных элементов, что существенным признаком не является, но профиль зубцов одного диска должен соответствовать профилю пазов другого диска для свободного входа в зацепление.
Для более удобного рассмотрения на фиг.2 и 3 показан частный случай расположения зубцов на сопрягаемых поверхностях тормозных дисков. На фиг.2 жесткий диск 3 имеет 36 зубцов 6, а на фиг.3 подвижный диск имеет 3 зубца 7. Профиль зубцов 7 подвижного диска 4 соответствует профилю пазов жесткого диска 3.
Тормозной узел работает следующим образом
При отсутствии напряжения на электромагните 1 пружина 2 удерживает подвижный диск 4 так, что его зубцы 7 находятся в пазах, расположенных между зубцами 6 жесткого диска 3, образуя зацепление, надежно фиксирующее вал.
При подаче напряжения на электромагнит 1 подвижный диск 4 под действием электромагнитных сил перемещается по направляющим 5 к электромагниту 1 и, сжимая пружину 2, освобождает вал.
При внезапном отключении напряжения питания исчезает электромагнитная связь между электромагнитом 1 и подвижным диском 4, пружина 2 перемещает подвижный диск 4 и его зубцы 7 входят в пазы жесткого диска 3, образуя зацепление, надежно фиксирующее вал.
Для специалистов в данной области очевидно, что торможение при помощи тормозных дисков, имеющих на сопрягаемых поверхностях радиально расположенные зубцы, по сравнению с торможением тормозными дисками с накладками, требует меньшего усилия пружины, которая в данном случае только перемещает подвижный диск, но не создает тормозного момента, затрачивая при этом существенно меньшую электрическую мощность, тем самым снижая габаритные размеры и массу тормозного узла. Зацепление тормозных дисков «зуб в паз» обеспечивает надежность фиксации останова, не давая возможности валу провернуться, а исключение накладок тормозных дисков увеличивает срок службы тормозного узла и всей электрической машины.