RU2651409C1

RU2651409C1 - Controlled asynchronous coupling with permanent magnets

Info

Publication number: RU2651409C1
Application number: RU2017108028A
Authority: RU
Inventors: Алексей Витальевич Барвинок; Евгений Евгеньевич Горшков; Сергей Викторович Коренко; Михаил Юрьевич Сидоров; Михаил Владимирович Федоров
Original assignee: Акционерное общество "Специальное машиностроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-04-19

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to the field of engineering, in particular to asynchronous couplings with permanent magnets. Controlled asynchronous coupling with permanent magnets contains half-couplings and anisotropic permanent magnets with alternating poles along the circumference. In addition, coupling is provided with a cylindrical control yoke made of soft magnetic metal, mounted on the outside of the outer half-coupling with the possibility of axial movement. In this case, anisotropic permanent magnets are mounted on the inner half-coupling. Outer half-coupling is made of non-magnetic metal. Anisotropic permanent magnets can be installed with a radial direction of magnetization.

EFFECT: improved controllability is achieved.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитомеханики, в частности к конструкциям муфт, использующихся с целью передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомому, с возможностью изменения передаваемого крутящего момента и частоты вращения на ведомом валу в заданных пределах.The invention relates to the field of magnetomechanics, in particular to designs of couplings used to transmit torque from the drive shaft to the driven shaft, with the possibility of changing the transmitted torque and speed on the driven shaft within specified limits.

Известна магнитная муфта (RU 2127837 С1), применяемая в компрессоро- и насосостроении и при изготовлении герметичных насосов. Магнитная муфта содержит установленные по клиновой посадке на расположенных между магнитами разделительных перегородках. Передача крутящего момента от ведущей полумуфты к ведомой происходит в результате взаимодействия постоянных магнитов, закрепленных на полумуфтах. Недостатком устройства такой муфты является наличие постоянных магнитов в каждой полумуфте, что создает ограничение в управление работой и передачей крутящего момента с ведущего вала на ведомый, невозможность повторного запуска остановленной полумуфты без остановки ведущей.Known magnetic coupling (RU 2127837 C1) used in compressor and pump engineering and in the manufacture of sealed pumps. The magnetic coupling contains wedge-mounted on the separation walls located between the magnets. The transmission of torque from the leading coupling half to the driven occurs as a result of the interaction of permanent magnets mounted on the coupling halves. A disadvantage of the device of such a clutch is the presence of permanent magnets in each coupling half, which creates a limitation in the control of the operation and transmission of torque from the drive shaft to the driven shaft, the inability to restart the stopped coupling half without stopping the master.

Наиболее близким аналогом является магнитная муфта (RU 2091624 С1), содержащая полумуфты с анизотропными постоянными магнитами с чередованием полюсов по окружности. Передача крутящего момента осуществляется за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами ведущей и ведомой полумуфты.The closest analogue is a magnetic coupling (RU 2091624 C1) containing half-couplings with anisotropic permanent magnets with alternating poles around the circumference. The transmission of torque is due to the interaction of the magnetic field created by the permanent magnets of the driving and driven coupling halves.

Недостатком такой магнитной муфты также является невозможность управления крутящим моментом и частотой вращения, также как и предыдущая муфта, данная муфта не дает возможность безостановочной работы ведущей полумуфты в случае остановки ведомой.The disadvantage of such a magnetic coupling is the inability to control the torque and speed, as well as the previous coupling, this coupling does not allow non-stop operation of the leading coupling half in the event of a slave stop.

Задачей настоящего изобретения является разработка магнитной муфты, позволяющей изменять передаваемый с ведущей на ведомую полумуфты крутящий момент и частоту вращения на ведомом валу, а также возможность безостановочной работы ведущей полумуфты в случае остановки ведомой.The present invention is the development of a magnetic coupling that allows you to change the torque transmitted from the leading to the driven half coupling and the rotational speed on the driven shaft, as well as the possibility of non-stop operation of the leading half coupling in the event of a stop of the driven.

Целью, достигаемой в данном изобретении, является безостановочная работа механизма, использующего ведущую полумуфту, и регулирование передаваемого крутящего момента и частоты вращения на ведомом валу.The aim achieved in this invention is the non-stop operation of the mechanism using the leading coupling half, and the regulation of the transmitted torque and speed on the driven shaft.

Сущность изобретения состоит в том, что управляемую асинхронную муфту с постоянными магнитами, содержащую полумуфты, анизотропные постоянные магниты с чередованием полюсов по окружности, предложено, дополнительно снабдить цилиндрическим ярмом управления из магнитомягкого металла, установленным с внешней стороны внешней полумуфты с возможностью осевого перемещения относительно полумуфт, а анизотропные постоянные магниты установить на внутренней полумуфте, причем внешнюю полумуфту выполнить из немагнитного металла. А также, предложено, анизотропные постоянные магниты установить с радиальным направлением намагниченности.The essence of the invention lies in the fact that the controlled asynchronous coupling with permanent magnets, containing half-couplings, anisotropic permanent magnets with alternating poles around the circumference, it is proposed to additionally provide a cylindrical control yoke of soft magnetic metal mounted on the outside of the outer coupling half with the possibility of axial movement relative to the coupling half, and install anisotropic permanent magnets on the inner coupling half, with the outer coupling coupling made of non-magnetic metal. It is also proposed that anisotropic permanent magnets be installed with a radial direction of magnetization.

Взаимодействие полумуфты с постоянными магнитами и полумуфты из немагнитного материала позволяет вращать полумуфту из немагнитного материала. Использование внешней полумуфты из немагнитного металла позволяет в случае ее остановки возобновить передачу крутящего момента на ведомый вал без остановки полумуфты с постоянными магнитами. Использование цилиндрического ярма управления из магнитомягкого металла позволяет изменять величину крутящего момента, передаваемого от полумуфты с постоянными магнитами на полумуфту из немагнитного металла, а также частоту вращения полумуфты из немагнитного металла.The interaction of the coupling half with permanent magnets and the coupling half of a non-magnetic material allows you to rotate the coupling half of a non-magnetic material. The use of an external coupling made of non-magnetic metal allows, in case of a stop, the transmission of torque to the driven shaft without restarting the coupling half with permanent magnets. Using a cylindrical control yoke of soft magnetic metal allows you to change the amount of torque transmitted from the coupling with permanent magnets to the coupling of non-magnetic metal, as well as the rotational speed of the coupling of non-magnetic metal.

Управляемая асинхронная муфта с постоянными анизотропными магнитами приведена на фиг. 1 и состоит из соосно расположенных внутренней полумуфты 1 и внешней полумуфты 2, имеющих конструктивную возможность крепления на ведущем и ведомом валах соответственно, и цилиндрического ярма управления 6 из магнитомягкого металла, с зазорами между ними. На внутренней полумуфте 1 установлены постоянные анизотропные магниты 3 с радиальным направлением намагниченности, причем полярность соседних постоянных анизотропных магнитов 3 разноименная. Внешняя полумуфта 2 представляет собой цилиндрический корпус из немагнитного металла. Цилиндрическое ярмо управления из магнитомягкого металла 4 имеет возможность осевого перемещения относительно внутренней полумуфты 1 и внешней полумуфты 2 с целью управления передаваемым крутящим моментом и частотой вращения на ведомом валу.A controlled asynchronous coupling with permanent anisotropic magnets is shown in FIG. 1 and consists of coaxially located inner half-coupling 1 and outer half-coupling 2, which have the structural possibility of mounting on the drive and driven shafts, respectively, and a cylindrical control yoke 6 of soft magnetic metal, with gaps between them. Permanent anisotropic magnets 3 with a radial direction of magnetization are installed on the inner coupling half 1, and the polarity of adjacent permanent anisotropic magnets 3 is opposite. The outer coupling half 2 is a cylindrical body made of non-magnetic metal. The cylindrical control yoke of soft magnetic metal 4 has the possibility of axial movement relative to the inner coupling half 1 and the outer coupling half 2 in order to control the transmitted torque and speed on the driven shaft.

Работа устройства заключается в следующем. Постоянные анизотропные магниты 3, установленные на внутренней полумуфте 1, приводимой во вращение ведущим валом, создают изменяющееся во времени знакопеременное магнитное поле, которое наводит токи Фуко в цилиндрическом корпусе из немагнитного металла внешней полумуфты 2, которые, в свою очередь, взаимодействуя с магнитным полем внутренней полумуфты 1 с постоянными анизотропными магнитами 3 создают силу Ампера, приложенную к внешней полумуфте 2 из немагнитного металла. Величина крутящего момента на внешней полумуфте 2 из немагнитного металла, созданного силой Ампера, изменяется в зависимости от положения цилиндрического ярма управления из магнитомягкого металла 4 относительно внутренней полумуфты 1 и внешней полумуфты 2. Перемещение цилиндрического ярма управления из магнитомягкого металла 4 относительно внутренней полумуфты 1 и внешней полумуфты 2 изменяет величину магнитного потока пронизывающего внешнюю полумуфту 2 из немагнитного металла, вследствие чего изменяется длина контура создаваемых в нем токов Фуко в осевом направлении, а также изменяется возникающая сила Ампера приложенная к полумуфте 2 из немагнитного металла, соответственно изменяется передаваемый крутящий момент и частота вращения на ведомом валу.The operation of the device is as follows. Permanent anisotropic magnets 3 mounted on the inner coupling half 1, driven by the drive shaft, create a time-varying magnetic field that induces Foucault currents in a cylindrical body made of non-magnetic metal of the outer coupling half 2, which, in turn, interacting with the magnetic field of the inner the coupling halves 1 with permanent anisotropic magnets 3 create an Ampere force applied to the external coupling half 2 of non-magnetic metal. The magnitude of the torque on the external coupling half of non-magnetic metal created by the Ampere force varies depending on the position of the cylindrical control yoke of magnetically soft metal 4 relative to the inner coupling half 1 and the outer coupling half 2. The movement of the cylindrical control yoke from magnetically soft metal 4 relative to the inner coupling half 1 and the outer coupling half 2 changes the magnitude of the magnetic flux penetrating the external coupling half 2 of non-magnetic metal, as a result of which the length of the circuit created in n m eddy currents in the axial direction, as well as changes occurring Ampere force applied to the coupling half 2 of non-magnetic metal, respectively, varies the transmission torque and the rotational speed on the driven shaft.

Использование предлагаемого изобретения позволяет осуществлять безостановочную работу асинхронной муфты и изменять крутящий момент, передаваемый от ведущего вала к ведомому, а также изменять частоту вращения ведомого вала.Using the present invention allows for non-stop operation of the asynchronous clutch and change the torque transmitted from the drive shaft to the follower, as well as change the speed of the driven shaft.

Claims

1. A controlled asynchronous coupling with permanent magnets, containing half couplings, anisotropic permanent magnets with alternating poles around the circumference, characterized in that it is additionally equipped with a cylindrical control yoke of soft magnetic metal mounted on the outside of the outer half coupling with the possibility of axial movement relative to the coupling half, and anisotropic constants magnets are mounted on the inner coupling half, the outer coupling coupling being made of non-magnetic metal.

2. A controlled asynchronous coupling with permanent magnets according to claim 1, characterized in that the anisotropic permanent magnets have a radial direction of magnetization.