Электромеханическая система
ELECTROMECHANICAL SYSTEM

Изобретение относится к системам, использующим электромагнитное преобразование электрической энергии в управляемое механическое перемещение исполнительных элементов промышленных и транспортных объектов.
Существует автоматический шлагбаум, содержащий установленный на тумбе с фундаментом электропривод, включающий в себя электродвигатель, связанный через редуктор с валом, на котором закреплен заградительный брус с катафотами и противовесом, отличающийся тем, что он снабжен гидрогасителем, связанным с валом с возможностью амортизации заградительного бруса при его опускании, масса противовеса выбрана с возможностью смещения центра масс заградительного бруса относительно оси вращения и создания момента силы тяжести, необходимого для опускания установленного в вертикальное положение бруса, а редуктор выполнен двухступенчатым, при этом в электропривод введена электромагнитная муфта, напрессованная на вал и помещенная в ступице зубчатого колеса второй ступени редуктора, первая ступень которого выполнена в виде червячной самотормозящей пары (RU 2094280 МПК B61L 29/00, 29/20).
Недостатками данного устройства являются его низкая надежность, обусловленная сложностью конструкции, включающей электродвигатель, двухступенчатый редуктор, первая ступень которого выполнена в виде червячной самотормозящей пары, а во второй ступени зубчатого колеса редуктора размещена ступица, содержащая напрессованную на вал электромагнитную муфту, заградительный брус с катафотами и противовесом, гидрогаситель, и низкая функциональная эффективность вследствие отсутствия устройства распознавания и идентификации физических объектов для предотвращения их несанкционированного доступа на контролируемую территорию.
Известен электромеханический преобразователь, содержащий первичную обмотку, уложенную на наружной боковой поверхности магнитопровода цилиндрической формы. Внутри магнитопровода расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка, выполненная в виде полого цилиндра, и являющаяся валом привода. Вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой. На внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти. Магнитопровод охвачен наружным кожухом, при этом внешняя поверхность магнитопровода и внутренняя поверхность наружного кожуха образуют канал для теплоносителя (RU №87855, Н05В 6/10).
Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности непосредственного использования вала электромеханического преобразователя в качестве исполнительного элемента, что приводит к необходимости введения для этого дополнительных механических элементов, в целом уменьшающих надежность системы.
Наиболее близким по технической сущности является электромеханический преобразователь, интегрированный в
автоматизированную пропускную систему, содержащий магнитопровод с расположенной на нем сетевой обмоткой, подключаемой к источнику питания через устройство управления, неподвижный элемент из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющий функцию радиально-упорного подшипника скольжения между неподвижным магнитопроводом и вращающейся вторичной обмоткой, при этом на внутренней поверхности вторичной обмотки и наружной поверхности вала нанесена резьба, образующая подвижное резьбовое соединение между вращающейся обмоткой и валом, обеспечивающее его перемещение в осевом направлении при вращении вторичной обмотки (патент на изобретение №2651531)
Недостатком устройства является низкая эффективность, обусловленная возможностью нецеленаправленного осевого усилия, передаваемого валом в осевом направлении.
Задача изобретения - повышение эффективности непосредственного использования вала электромеханического преобразователя в качестве исполнительного элемента.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в обеспечении заданного направления осевого усилия, развиваемого валом электромеханической системы.
Этот результат является следствием изменения конструкции электромеханической системы, обеспечивающего осевое усилие в заданном направлении.
Сущность предлагаемого изобретения поясняет фигура 1.
На фигуре 1 условно показана электромеханическая система, состоящая из магнитопровода с размещенной на нем сетевой обмоткой 1, вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3, на внутренней поверхности которой нанесена и жестко связана с обмоткой резьба, неподвижного элемента из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиального подшипника скольжения 2, вала 4. На валу 4 также нанесена резьба. При этом между вращающейся обмоткой 3 и валом 4 образовано резьбовое соединение. На торцевых частях магнитопровода 1 установлены кольца 5 с диаметром внутреннего отверстия, превышающим наружный диаметр вала, выполненные из антифрикционного материала и образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения. В другом варианте конструктивного исполнения электромеханической системы на торцевых частях магнитопровода установлены кольца, между которыми и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки, расположены шариковые и/или роликовые элементы качения (на фигуре не показаны).
Электромеханическая система работает следующим образом.
Сетевая обмотка подключается к трехфазной сети переменного тока через устройство управления, например частотный преобразователь.
Проходящий при этом по обмотке ток создает намагничивающую силу и переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции электродвижущую силу и обусловленный ею вторичный ток, взаимодействующий с первичным магнитным полем. Это приводит к вращению вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3, относительно неподвижного элемента из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиального подшипника скольжения 2, обеспечивающему тангенциальное вращение обмотки 3. На внутренней поверхности вторичной обмотки 3 и наружной поверхности вала 4 нанесена резьба, вследствие этого между вращающейся обмоткой 3 и валом 4 существует подвижное резьбовое соединение, которое при вращении вторичной обмотки 3 обеспечивает осевое перемещение вала 4 в осевом направлении. Осевое усилие, приложенное к валу 4, также воспринимается вращающейся обмоткой 3. Для предотвращения возможности перемещения вращающейся обмотки 3 в осевом направлении установлены кольца из антифрикционного материала 5. Диаметр внутреннего отверстия кольца 5 больше, чем наружный диаметр вала 4, поэтому вал 4 перемещается в осевом направлении. При этом наружный диаметр вращающейся обмотки 3 больше, чем диаметр внутреннего отверстия кольца 5, вследствие чего кольца 5 препятствуют осевому перемещению вращающейся обмотки 3.
Таким образом, применение в конструкции электромеханической системы торцевых колец из антифрикционного материала с диаметром внутреннего отверстия меньшим, чем наружный диаметр вращающейся обмотки, но превышающим наружный диаметр вала, приводит к перемещению вала в заданном осевом направлении и повышению эффективности электромеханической системы.