ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электроприводам для управления дверями станций закрытого типа. Оно может найти широкое применение в тех отраслях промышленности, в которых используется оборудование, требующее быстрого торможения приводного вала после отключения машины от электросети, а также на транспорте, в том числе и для раздвижных дверей.
Известна электрическая машина с тормозом, в которой ротор электрической машины механически связан с ротором фрикционного дискового тормоза, статор электрической машины механически связан со статором фрикционного дискового тормоза, отличающаяся тем, что фрикционный дисковый тормоз встроен в электрическую машину, возбуждаемую от постоянных магнитов, обмотка якоря фрикционного дискового тормоза электрически связана с обмоткой якоря электрической машины через согласующие сопротивления и тормозные моменты электрической машины и фрикционного дискового тормоза в процессе работы плавно регулируются (патент РФ на ПМ №66622, H02K 7/102, опубл. 10.09.2007). Конструктивно используемый электропривод состоит из асинхронного электродвигателя с шихтованным ротором и фрикционной муфты. Необходимость фрикционной муфты обусловлено условиями работы дверей и невозможностью нахождения асинхронного электродвигателя под напряжением при заторможенном роторе. Заклинивание фрикционной муфты приводило к выходу из строя электродвигателя. Износ фрикционных материалов приводил к уменьшению передаваемого момента и невыполнению функций открытия/закрытия. Для обеспечения работоспособности электроприводов требовалось постоянное обслуживание фрикционной муфты, замена фрикционных материалов, контроль передаваемого момента.
В основу полезной модели положена задача создания электродвигателя, обеспечивающего надежную работу приуменьшении затрат на обслуживание привода.
Решение технической задачи обеспечивается тем, что в электродвигателе, содержащем корпус, ротор, статор и тормоз с якорем, электродвигатель асинхронного типа с нешихтованным полым ротором выполнен в виде законченного модуля с двумя выходными валами, один из которых подсоединен к механизму перемещения дверей, а ко второму подсоединен электромагнитный тормоз, включающий диск с фрикционными кольцами, который установлен с возможностью свободного перемещения на цилиндрических шпонках в осевом направлении втулки, жестко закрепленной на валу посредством призматической шпонки, корпус электромагнита с катушкой постоянного тока, якорь, свободно перемещающийся в осевом направлении на цилиндрических шпонках, и пружину с регулировочным болтом.
Надежность работы и уменьшение затрат при эксплуатации электродвигателя связана с тем, что электромагнитный тормоз обеспечивает невозможность вручную разворота ротора обесточенного электродвигателя. Возможность исключить из конструкции фрикционную муфту позволило использование электродвигателя с нешихтованным (массивным) полым ротором. Особенностью таких электродвигателей является малая по сравнению с электродвигателями с шихтованным ротором кратность пускового тока. Эта особенность позволяет при поданном напряжении на электродвигатель затормаживать ротор на время до 10 минут. Использование полого ротора уменьшает его массу, момент инерции и как следствие улучшает динамику привода.
Так как жестко связанный с валом ротора диск с фрикционными накладками имеет свободу в осевом направлении, то на подшипники и вал ротора не действует осевая сила от пружины электромагнита в обесточенном состоянии (торможении). Использование диска, с обеих сторон которого установлены тормозные накладки, существенно снизило износ последних. Это позволило свести к минимуму необходимость обслуживания электропривода.
Полезная модель поясняется фиг.1, на которой приведен чертеж электропривода.
Электродвигатель состоит из неподвижного корпуса 3 с запрессованным в него статором 4, подшипниковых щитов 2 и 7 с подшипниками 20 и 6 соответственно, вращающегося в подшипниках 6 и 20 полого ротора 5 с валом 1. Один конец вала 1 электродвигателя предназначен для присоединения к механизму перемещения дверей, к другому концу вала 1 подсоединен электромагнитный тормоз.
Электромагнитный тормоз состоит из диска 9 с фрикционными кольцам 8 и 17, который свободно перемещается на цилиндрических шпонках 10 в осевом направлении втулки 18 жестко закрепленной на валу 1 посредством призматической шпонки 19, корпуса электромагнита 12 с катушкой постоянного тока 16, якоря 11, свободно перемещающегося в осевом направлении на цилиндрических шпонках 13 и пружины 14 с регулировочным болтом 15.
Катушка электромагнита 16 через мостовую схему включена параллельно одной из фаз обмотки статора на напряжение, соответствующее напряжению питания электродвигателя.
Предварительно сжатая пружина 14 создает осевое усилие, которое прижимает тормозной диск 9 с фрикционными кольцами 8 и 17 к неподвижному подшипниковому щиту 7 с одной стороны и к якорю 11 с другой. Ротор 5 заторможен моментом торможения. Вращением регулировочного болта 15 можно изменять предварительное сжатие пружины и в конечном итоге момент торможения.
При подаче напряжения питании на обмотку статора одновременно под напряжением оказывается катушка электромагнита. В корпусе 12 и якоре 11 создается магнитный поток, который замыкается через воздушный зазор, создавая тем самым силу притяжения. Под действием силы притяжения якорь 11 притягивается к корпусу 12, сжимая пружину 14, ротор 5 растормаживается и начинает вращаться под действием магнитного поля статора 4. При отключении питания силой сжатой пружины 14 якорь 11 отталкивается от корпуса 12. Тормозной диск 9 с фрикционными кольцами 8 и 17 оказывается, зажат между подшипниковым щитом 7 и якорем 11 силой предварительного сжатия пружины 14, ротор 5 заторможен.
Использование полого ротора уменьшает момент инерции, что позволяет уменьшить усилие сжатия фрикционных колец и как следствие уменьшает их износ.
Использование двух фрикционных колец увеличивает эффективность торможения в два раза, что позволяет уменьшить усилие сжатия фрикционных колец и как следствие уменьшает их износ. Этого удалось достичь благодаря конструктивному решению с использованием цилиндрических шпонок 13 и 10 обеспечивающему подвижность только в осевом направлении якоря 11 и тормозного диска 9 относительно корпуса 12 и вала 1 соответственно.
Использование электродвигателя с массивным ротором позволило находиться ротору в заторможенном состоянии при поданном на статор напряжении питания до 10 минут. Эта особенность позволила использовать электродвигатель менее скоростной с меньшим числом оборотов в минуту и в сравнении с прототипом отказаться от редуктора и фрикционной предохранительной муфты.