УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ

Полезная модель относится к электрическим машинам и может быть использована для демпфирования механических колебаний в машинах, системах автоматического регулирования и т.п.
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 CI, Н02К 49/00 (2006.07), опубл. 10.07.2006].
Недостатком аналога является значительные энергозатраты, так как требуется источник питания большой мощности.
Так же известен 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 C1, F16F 6/00 (2006.01), опубл. 20.11.2006].
Недостатком аналога является ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием изменения электромагнитного момента и регулирования механической характеристики во время работы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является управляемый электромагнитный тормоз, который содержит вал с фиксатором и укрепленным на нем полым немагнитным электропроводящим цилиндрическим ротором с одной степенью свободы и внутренним явнополюсным сердечником с возможностью поворота от 0 до 90° с шагом 30°. Наружный индуктор выполнен в виде постоянных магнитов, радиально расположенных [патент RU236502№2 C1, Н02К 49/04 (2006.01), опубл. 20.08.2009].
Недостатком ближайшего аналога является наличие остаточного тормозного момента в выключенном режиме, а также относительно невысокая эффективность работы электромагнитного тормоза в нормальном режиме.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет регулирования механической характеристики во время работы.
Технический результат - повышение эффективности управления тормозного момента тормоза.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что управляемый электромагнитный тормоз с индуктором, содержащем радиально расположенные постоянные магниты, немагнитный электропроводящий ротор и внутренний неявнополюсный сердечник, согласно полезной модели, включает электромагниты и регулировочное ферромагнитное кольцо с выполненными в нем прорезями, заполненные немагнитным материалом, расположенным между постоянными магнитами и ротором, с возможностью поворота с шагом 90 электрических градусов и фиксированием в крайних положениях, а немагнитный электропроводящий ротор выполнен стаканообразным.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На Фиг. 1 изображен общий вид устройства; на Фиг. 2а и 2б - положения регулировочного кольца соответствующие максимальному и минимальному тормозному моменту соответственно.
Управляемый магнитоэлектрический тормоз содержит цилиндрический корпус, в котором установлен индуктор с радиально расположенными постоянными магнитами 1 (Фиг. 1 и Фиг. 2а). Между постоянными магнитами 1 расположены электромагниты управления 2 (Фиг. 2а), число которых в два раза меньше числа постоянных магнитов 1. Внутри индуктора расположено регулировочное ферромагнитное кольцо 3, в котором выполнены прорези, заполненные немагнитным материалом. Число прорезей равно числу постоянных магнитов 1. В результате в регулировочном ферромагнитном кольце 3 образованы чередующиеся ферромагнитные сектора 4 и немагнитные сектора 5. Регулировочное кольцо может вращаться на подшипниках 6 в пределах от 0 до 90 эл. градусов и фиксируется в крайних положениях фиксирующим механизмом (на чертеже не представлен). Внутри регулировочного ферромагнитного кольца помещен электропроводящий немагнитный стаканообразный ротор 7 на валу 8, который может свободно вращаться в подшипниках 9. Внутри полого немагнитного электропроводящего ротора установлен неявнополюсной цилиндрический магнитный сердечник 10, который неподвижно закреплен на щите 11.
Управляемый электромагнитный тормоз работает следующим образом.
В рабочем положении регулировочное ферромагнитное кольцо 3 занимает такое положение, что ферромагнитные сектора 4 этого кольца (Фиг. 2а) расположены между постоянными магнитами 1 и неявнополюсным цилиндрическим магнитным сердечником 10. Тогда линии магнитного потока постоянных магнитов 1 проходят через стаканообразный ротор 7 и неявнополюсной цилиндрический магнитный сердечник 10, как показано на Фиг. 2а. При вращении полого немагнитного электропроводящего ротора под действием этого потока в нем будут индуцироваться токи, которые, по правилу Ленца, будет препятствовать изменению магнитного потока. Поэтому на вращающийся вал 8 с закрепленным на нем немагнитным электропроводящим ротором 7 будет действовать электромагнитный тормозной момент и немагнитный электропроводящий ротор будет замедляться.
При расположении регулировочного ферромагнитного кольца 3 в положении, показанном на Фиг. 2а, тормозной момент максимален. Это следует из того, что магнитный поток, проходящий через зазор между постоянными магнитами 1 и неявнополюсным цилиндрическим магнитным сердечником 10, будет максимальным. А, следовательно, наибольшим будет и ЭДС, и вихревые токи, и тормозной момент.
Для уменьшения тормозного момента регулировочное ферромагнитное кольцо 3 поворачивается на 90 электрических градусов. Тогда, регулировочное ферромагнитное кольцо 3 будет занимать такое положение, как на Фиг. 2б, что ферромагнитные сектора 4 расположены между постоянными магнитами 1. Линии магнитного потока будут практически замыкаться только внутри регулировочного ферромагнитного кольца 3, как показано на Фиг. 2б. Поток, проходящий через полый немагнитный электропроводящий ротор, будет минимальным и близким к нулю. Поэтому тормозной момент будет также минимален.
Поворот регулировочного ферромагнитного кольца из рабочего положения в нерабочее и наоборот осуществляется следующим образом. На регулировочное ферромагнитное кольцо 3 действуют два момента: момент, притягивающий регулировочное ферромагнитное кольцо 3 к постоянным магнитам 1, и момент, возникающий под воздействием вихревых токов. Эти моменты уравновешивают друг друга, так что результирующий момент, приложенный к регулировочному ферромагнитному кольцу 3 близок к нулю. Поэтому необходим относительно небольшой момент для поворота и фиксирования регулировочного ферромагнитного кольца 3 в рабочем или нерабочем положении. Поворот будут обеспечивать электромагниты управления 2, расположенные между постоянными магнитами 1. При подаче импульса напряжения на электромагниты управления 2, поле постоянных магнитов 1 ослабляется и регулировочное ферромагнитное кольцо 3 под действием электромагнитов управления 2 поворачивается на 90 электрических градусов. Фиксирование регулировочного ферромагнитного кольца 3 осуществляется фиксирующим механизмом (на чертежах не представлен).
Итак, заявленная полезная модель позволяет расширить функциональные возможности управляемого электромагнитного тормоза путем изменения электромагнитного момента и регулирования механической характеристики во время работы за счет регулировочного ферромагнитного кольца и электромагнитов управления, расположенных между постоянными магнитами.