RU1784781C

RU1784781C - Electromagnet switching coupling

Info

Publication number: RU1784781C
Application number: SU914930316A
Authority: RU
Inventors: Василий Алексеевич Яковлев
Original assignee: Конструкторское бюро "Южное"
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-12-30

Abstract

Использование: в составе электроприводов систем автоматического управлени . Сущность изобретени : муфта содержит ведомую полумуфту, выполненную в виде кор электромагнита, установленнрго на валу . с возможностью осевого перемещени . Две ведущие гголумуфты расположены по обе стороны от кор . Концентрично ведущим полумуфтам по обе стороны от кор размещены неподвижные Шгнитрпрбводы, внутри неподвижных магнитопроводов - катушки управлени . Магниты выполнены в виде секторов и установлены в пазах, выполненных на торцах неподвижных магнитопроводов . Ведущие лолумуфты выполнены в виде внутренней магнитопро- ёод щёй и немагнитной втулок, Немагнитны е втул к и за к ре гтл е и ы на в нут р е н них магнитопровод щих втулках у их торцов и расположены внутри неподвижных: магнитопроводов с возможностью поочередного взаимодействи с корем. 4 ил.Usage: as part of electric drives of automatic control systems. SUMMARY OF THE INVENTION: the coupling comprises a driven coupling half, made in the form of a core of an electromagnet mounted on a shaft. with the possibility of axial movement. Two leading gololumufty located on both sides of the core. Concentric to the leading coupling halves, on either side of the core, are fixed Shnitrprvvody, inside the fixed magnetic circuits - control coils. The magnets are made in the form of sectors and are installed in grooves made at the ends of the fixed magnetic circuits. The leading half-couplings are made in the form of an internal magnetocouple and non-magnetic bushings, non-magnetic bushings and for the couplings on the inside of them magnetic conductive bushings at their ends and are located inside the stationary: magnetic cores with the possibility of alternating interaction with korem. 4 ill.

Description

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано, например, в составе электроприводов систем автоматического управлени . The invention relates to mechanical engineering and can be used, for example, as part of electric drives of automatic control systems.

Известна электромагнитна переключающа муфта, содержаща неподвижный магнитопровод, состо щий из наружных и внутренних втулок, кор , размещенного между втулками магнитопровода, установленного с возможностью осевого перемещени и подпружиненного с двух сторон, посто нного магнита, зубчатые полу- муфты, причем на торцевых поверхност х наружных втулок, обращенных к корю, выполнены равномерно расположенные прорези , а посто нный магнит выполнен в виде отдельных секторов и расположен в упом нутых прорез х, при этом одноименные, полюса магнитов обращены к корю, а катушка управлени выполнена за одно целое.Known electromagnetic switching clutch comprising a fixed magnetic circuit, consisting of external and internal bushings, core, placed between the bushings of the magnetic circuit, mounted with axial movement and spring-loaded on both sides, a permanent magnet, gear couplings, and on the end surfaces of the outer bushings facing the core, evenly spaced slots are made, and the permanent magnet is made in the form of separate sectors and is located in the said slots, while the same field a magnet facing the armature and the coil control integrally formed.

.. Недостатком этой муфгы вл етс относительно сложна конструкци ее. В состав. Муфты введены две немагнитные втулки дл передачи вращающего момента от ведущих шестерен на корь, сцепленный с ведомым валом, Поскольку корь установлен внутри катушки управлени и наружного кольца магнитопровода между торцами внутренних колец его, то контроль и регулирование рабочих воздушных зазоров весьма затруднены/По той же причине занижена величина передаваемого муфтой момента а более конкретно, потому, что усилие поджати кор к ведущим пйлумуф- там прикладываетс на небольшом относительно внешних радиальных габаритов муфты радиусе... The disadvantage of this clutch is its relatively complex construction. Part. Two non-magnetic bushings are introduced for transmitting torque from the drive gears to the core, coupled to the driven shaft, since the core is installed inside the control coil and the outer ring of the magnetic circuit between the ends of its inner rings, it is very difficult to control and regulate the working air gaps / For the same reason the value of the moment transmitted by the coupling is underestimated, and more specifically, because the force to compress the core to the leading fluid couplings is applied on a small relative to the external radial dimensions of the coupling ft radius.

Другим недостатком муфты вл етс то, что магнитный поток посто нных магнитов замыкаетс через корь в радиальном попеXJ 00 Ь. XI 00Another drawback of the clutch is that the magnetic flux of the permanent magnets is closed through the core in the radial pint XJ 00 b. Xi 00

речном направлении. Значительно меньший по величине магнитный поток катушек управлени , обеспечивающий срабатывание муфты, замыкаетс через корь в аксиальном направлении. Это ведет к увеличению толщины, а значит и массы кор и соответственно к увеличению времени срабатывани муфты.river direction. The significantly smaller magnetic flux of the control coils, which enables the clutch to operate, closes through the core in the axial direction. This leads to an increase in the thickness, and hence the mass of the core, and accordingly to an increase in the response time of the coupling.

Известна электромагнитна переключающа муфта, Наиболее близка к предлагаемой и содержаща ведомую полумуфту в виде кор электромагнита, установленного на валу с возможностью осевого перемещени , и две ведущие полумуфты, соосно рас- по оженные по обе стороны от кор , кажда из которых выполнена в виде кон- центрично расположенных наружной и внутренней магнитопровод щих втулок, немагнитной втулки, установленной на наружной втулке, и посто нного магнита, при этом на обращенных к корю торцах каждой внутренней втулки выполнены равномерно расположенные по окружности секторные пазы, а посто нные магниты, выполненные в виде секторов, расположены в упом нутых пазах внутренних втулок и обращены к корю одноименными полюсами, причем посто нные магниты разных полумуфт обращены к корю разноименными полюсами , а магнитные потоки катушек управлени направлены навстречу друг другу.A known electromagnetic switching clutch is closest to the proposed one and contains a driven coupling half in the form of a core of an electromagnet mounted on a shaft with the possibility of axial movement, and two leading coupling halves coaxially spaced on both sides of the core, each of which is made in the form of centered outer and inner magnetic bushings, non-magnetic bushings mounted on the outer sleeve, and a permanent magnet, while at the ends of each inner sleeve facing the root are equal Sector grooves arranged evenly around the circumference, and permanent magnets made in the form of sectors are located in the said grooves of the inner bushes and face the root with the same poles, the permanent magnets of different coupling halves facing the core with opposite poles, and the magnetic fluxes of the control coils are directed towards each other.

Конструкци этой муфты упрощена. Из ее состава исключены немагнитные втулки ведущих полумуфт. Якори этой муфты установлены между наружными втулками ведущих полумуфт, поэтому контроль и регулировка рабочих воздушных зазоров упрощены. Увеличен передаваемый муфтой момент, так как увеличен радиус приложени усили прит жени кор к ведущим полумуфтам.The design of this clutch is simplified. Non-magnetic bushings of the leading coupling halves are excluded from its composition. The anchors of this coupling are installed between the outer bushes of the driving coupling halves, therefore, the control and adjustment of the working air gaps are simplified. The moment transmitted by the clutch is increased, since the radius of the application of the force of attraction of the core to the leading coupling halves is increased.

Кроме того, обеспечено замыкание большей расчетной доли потока посто нных магнитов через корь в осевом на-1 правлении, что позволило увеличить быстродействие муфты за счет уменьшени толщины, а значит и массы кор .In addition, a greater calculated share of the flux of permanent magnets through the core in the axial direction was ensured, which made it possible to increase the speed of the coupling by reducing the thickness, and hence the mass of the core.

Однако, в этой муфте сектора-магниты установлены в пазах внутренних втулок вращающихс полумуфт. Это усложн ет конструкцию ведущих полумуфт, ухудшает услови использовани посто нных магнитов , так как при каждом переключении муфты они воспринимают на себ удары поджимающегос к ведущим полумуфтам кор ,However, in this coupling, sector magnets are mounted in the grooves of the inner sleeves of the rotating coupling halves. This complicates the design of the drive coupling halves, worsens the conditions for the use of permanent magnets, since with each switching of the coupling they perceive impacts of the core being compressed against the driving coupling halves,

КПД этой муфты занижен тем, что на пути магнитных потоков катушек управлени встречаютс по два паразитных воздушных зазораThe efficiency of this coupling is underestimated in that there are two spurious air gaps in the path of the magnetic fluxes of the control coils

Целью изобретени вл етс устранение указанных недостатков, т.е. создание электромагнитной переключающей муфты упрощенной конструкции с повышенным КПД путем упрощени ведущих полумуфт и уменьшени числа паразитных воздушных зазоров.The aim of the invention is to remedy these drawbacks, i.e. the creation of a simplified design electromagnetic clutch with increased efficiency by simplifying the drive coupling halves and reducing the number of spurious air gaps.

Это достигнуто благодар тому, что секторные пазы дл размещени секторов-магнитов выполнены на обращенных к корю торцах наружных колец неподвижных маг- нитопроводов, а упом нутые торцы магни- топроводов размещены с обеих сторон отThis is achieved due to the fact that the sector grooves for placing the magnet sectors are made on the ends of the outer rings of the fixed magnetic circuits facing the root, and the mentioned ends of the magnetic circuits are located on both sides of

кор и образуют с ним рабочие воздушные зазоры, при этом немагнитные втулки размещены внутри неподвижных магнитопро- водов и закреплены на внутренних магнитопровод щих втулках, у их торцев сcore and form working air gaps with it, while non-magnetic bushings are located inside the stationary magnetic conductors and are fixed on the internal magnetic conductive bushings, at their ends with

возможностью поочередного взаимодействи с корем.the possibility of alternating interaction with the core.

На фиг. 1 изображен общий вид электромагнитной переключающей муфты; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схема магнитопровода муфты в продольном сечении; на фиг А - схема магнитопровода муфты, развертка поверхности Б на фиг. 2. В состав муфты вход т ведущие полумуфты 1 и 2, выполненные в виде вн утренних магнитопровод щих втулок 3 и 4 с неподвижно закрепленными снаружи у их торцев немагнитных втулок 5 и 6 и с установленными на них шестерн ми 7 и 8 соответственно , корь 9. размещенный междуIn FIG. 1 shows a general view of an electromagnetic changeover clutch; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 diagram of the magnetic circuit of the coupling in longitudinal section; on Fig. A diagram of the magnetic circuit of the clutch, a scan of surface B in Fig. 2. The coupling includes lead half-couplings 1 and 2, made in the form of external magnetic conductive bushes 3 and 4 with non-magnetic bushings 5 and 6 fixedly mounted outside their ends and with gears 7 and 8 mounted on them, respectively, core 9 located between

торцами втулок 3, Б и 4, 6 и между торцами наружных втулок 10 и 11 неподвижных маг- нитопроводов 12 и 13 с зазорами dpi идрз относительно них (см. фиг. 3). Внутри магни- топроводов 12 и 13 размещены встречноthe ends of the bushings 3, B and 4, 6, and between the ends of the outer bushings 10 and 11 of the fixed magnetic wires 12 and 13 with gaps dpi and so on relative to them (see Fig. 3). Inside the magnet wires 12 and 13 are placed counter

соединенные катушки управлени 14 и 15. На обращенных к корю 9 торцах наружных втулок 10 и 11 выполнены равномерно расположенные по окружности выступы 16 и 17, в пазах между которыми размещены посто нные магниты, выполненные в виде секторов 18 и 19 (см. фиг. 2 и 4).connected control coils 14 and 15. On the ends of the outer bushings 10 and 11 facing the root 9, projections 16 and 17 are uniformly spaced around the circumference, in the grooves of which are placed permanent magnets made in the form of sectors 18 and 19 (see Fig. 2 and 4).

Муфта работает следующим образом. При включении катушек управлени 14 и 15 в определенной пол рности магнитныйThe coupling operates as follows. When the control coils 14 and 15 are turned on in a certain polarity, the magnetic

поток Фу катушки 14 в зазоре 5Р1 между торцами кор 9 и выступов 16 будет направлен согласно потоку Фм посто нных магнитов 18 и 19, а в зазоре 5Р2 между торцами кор 9 и выступов 17 поток Фуthe flux Fu of the coil 14 in the gap 5P1 between the ends of the core 9 and the protrusions 16 will be directed according to the flux FM of the permanent magnets 18 and 19, and in the gap 5P2 between the ends of the core 9 and the protrusions 17 the flux

катушки 15 будет направлен встречно потоку Фм магнитов 18 и 19 (см. фиг. 3 и 4), Соответственно в зазоре 5pi суммарный магнитный поток и сила прит жени кор будут нарастать, а в зазоре 3Р2 - снижатьс . В результате корь 9 прит нетс к ведущей полумуфте 1coils 15 will be directed opposite the flux of fm magnets 18 and 19 (see Figs. 3 and 4). Correspondingly, in the 5pi gap, the total magnetic flux and the attractive force of the core will increase, and in the 3P2 gap it will decrease. As a result, measles 9 comes to the leading coupling half 1

Муфта срабатывает (одно рабочее положение ).The clutch operates (one working position).

Аналогичным образом муфта срабатывает во втором рабочем положении. Изменив пол рность тока в катушках управлени 14 и 15, получим согласное направление потоков Фу и Фм в зазоре 5Р2 и встречное - в зазоре др. Якорь 9 прит нетс к ведущей полумуфте 2. Муфта срабатывает.Similarly, the clutch is actuated in the second operating position. By changing the polarity of the current in the control coils 14 and 15, we obtain a consistent direction of the fluxes Fu and FM in the gap 5P2 and the opposite direction in the gap of the other. Anchor 9 is attached to the leading coupling half 2. The coupling is activated.

Итак, благодар тому, что в предложенной муфте секторные пазы дл размещени секторов-магнитов выполнены на обращенных к корю торцах наружных колец неподвижных магнитопроводов, а упом нутые торцы магнитопроводов размещены с обеих сторон от кор и образуют с ним рабочие воздушные зазоры, при этом немагнитные втулки размещены внутри неподвижных магнитопроводов и закреплены на внутренних магнитопровод щих втулках, у их тор- цев с возможностью поочередного взаимодействи с корем, достигнуто упрощение конструкции ее и повышение КПД. Ведущие полумуфты ее значительно упрощены , из их состава изъ ты имеющие место в муфте-прототипе наружные маг итопро- вод щие втулки, соответственно упрощено крепление немагнитной втулки. Если в муфте-прототипе она скрепл ла собой наруж- ные и внутренние втулки ведущих полумуфт, то в предложенной муфте немагнитные втулки, скреплены только с внутренними втулками ведущих полумуфт.So, thanks to the fact that in the proposed coupling sector grooves for placing magnet sectors are made on the ends of the outer rings of the fixed magnetic circuits facing the root, and the mentioned ends of the magnetic circuits are placed on both sides of the core and form working air gaps with it, while non-magnetic bushings placed inside the fixed magnetic circuits and fixed on the internal magnetic conductive bushings, at their ends with the possibility of alternating interaction with the core, its design simplification and increased efficiency were achieved. The leading coupling halves of it are greatly simplified, the external magnet-conducting bushings that take place in the prototype coupling are removed from their composition, and the mounting of the non-magnetic bushings is accordingly simplified. If in the prototype coupling it fastened the outer and inner bushings of the drive coupling halves, in the proposed coupling non-magnetic bushings are fastened only with the inner bushings of the drive coupling halves.

В предложенной муфте упрощено крепление секторов-магнитов, так как крепление их на наружных втулках неподвижных магнитопроводов проще, нежели таковое на подвижных внутренних втулках ведущих полумуфт в прототипе. При этом улучшены услови использовани посто нных магнитов , так как они избавлены от соударений кор при каждом переключений муфты. Дальнейшее увеличение доли полезно используемой энергии посто нных магнитов и соответственно увеличение передаваемого муфтой момента достигнуто благодар тому , что размещение секторов-магнитов на относительно большом радиусе наружных втулок неподвижных мзгнитопроводов позволило максимально развести упом нутые магниты и тем самым снизить потери потоков их на рассе ние.The proposed coupling simplifies the mounting of the magnet sectors, since their mounting on the outer bushings of the fixed magnetic cores is simpler than that on the movable inner bushings of the leading coupling halves in the prototype. At the same time, the conditions for the use of permanent magnets have been improved, since they are free from core collisions at each switching of the clutch. A further increase in the fraction of usable energy of the permanent magnets and, correspondingly, an increase in the moment transmitted by the clutch is achieved due to the fact that the placement of magnet sectors on the relatively large radius of the outer bushings of the stationary magnet wires made it possible to maximize the aforementioned magnets and thereby reduce their flux loss for scattering.

В аналоге по авт.свид, № 872852 сектора-магниты установлены, как и в предложенной муфте, на втулках неподвижных магнитопроводов. Но эти втулки размещены внутри наружных втулок магнитопрово- да и катушки управлени на относительноIn the analogue according to autosvid, No. 872852, the magnet sectors are installed, as in the proposed coupling, on the bushings of the fixed magnetic circuits. But these bushings are placed inside the outer bushings of the magnetic core and the control coil on a relatively

5 небольшом радиусе. В результате уменьшен радиус приложени усили прит жени кор к ведущим полумуфтам, которые размещены внутри упом нутых втулок с магнитами, и соответст-венно уменьшен пе0 редаваемый муфтой момент, а также уменьшено пространство дл - размещени секторов-магнитов, что ведет к увеличению потоков рассе ни и соответственно к снижению передаваемого момента.5 small radius. As a result, the radius of application of the force of attraction of the core to the drive coupling halves, which are located inside the mentioned bushings with magnets, is reduced, and the moment transmitted by the coupling is reduced, as well as the space for - placement of the magnet sectors is reduced, which leads to an increase in scattering fluxes and, accordingly, to reduce the transmitted moment.

5КПД предложенной муфты повышен5KPD proposed coupling increased

благодар тому, что магнитные цепи элетро- магнитов полумуфт ее имеют только по одному паразитному воздушному зазору. В муфте-прототипе такие же цепи имеют поdue to the fact that the magnetic circuits of the electro-magnets of the coupling halves have only one spurious air gap. In the prototype clutch, the same circuits have

0 два паразитных воздушных зазора.0 two spurious air gaps.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An electromagnetic switching clutch comprising a driven half coupling made in the form of a core of an electromagnet mounted on a shaft with axial movement, two leading half couplings coaxially located on both sides of the core, each of which

0 is made in the form of an internal magnetic conductor and non-magnetic bushings, two fixed magnetic cores located concentrically leading half-couplings on both sides of the core, inside which are placed

5 control coils, the magnetic flux of which is directed towards each other, permanent magnets made in the form of sectors, with magnets located on one side of the core facing towards it

0 poles of the same name, and magnets located on opposite sides relative to the core are facing opposite poles, characterized in that, in order to simplify the design and increase the efficiency, grooves are made at the ends of the fixed magnetic circuits facing the core, the magnets are installed in the grooves of the fixed magnetic cores, non-magnetic bushings are fixed on the internal magnetically conducting bushes at their ends facing the core and are placed inside the fixed magnetic cores to form working air gaps between the ends of the fixed magnetic circuits and

5 core with the possibility of alternating interaction with the core.

/

Fig j

Fm 69p

- --VF9,

I AM--.

thirteen