Магнитная муфта патент

магнитная муфта

Изобретение относится к машиностроению, более точно к компрессоро- и насосостроению. Муфта содержит ведущую и ведомую полумуфты, установленные концентрично одна другой и разделенные неметаллическим двухслойным экраном в форме купола с фланцем, герметично закрепленным на корпусе. Наружный слой разделительного экрана состоит из цилиндрической и донной части. Цилиндрическая часть образована закрепленной на концевых элементах неметаллической тканью, поверх которой формируется неметаллическое нитяное покрытие с последующей пропиткой компаундом. Концевые элементы с одной стороны закреплены неподвижно на фланце первого слоя разделительного экрана, а с другой — с донной частью. Донная часть изготовлена из металла. Концевые элементы изготовлены в виде металлических колец. Концевой элемент, установленный на донной части, меньше диаметром, чем концевой элемент, закрепленный на фланце внутреннего покрытия. Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления разделительного экрана и уменьшении электромагнитных потерь. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2270941

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения, а также других отраслей машиностроения с применением герметичных приводов, в частности к герметичным центробежным насосам с магнитной муфтой.

Известны магнитные муфты с постоянными магнитами, используемые в центробежных насосах, состоящие из ведущей и ведомой полумуфты с постоянными магнитами, разделенными разделительным узлом, выполненным в виде стакана из токонепроводящего материала и металлического фланца, герметично соединенного с корпусом (пат. RU №2130137, МПК F 16 D 27/00). Недостатком данной разработки является ограничение ее применяемости для герметизации полостей с большим перепадом давления.

Известна магнитная муфта с постоянными магнитами, состоящая из ведущей и ведомой полумуфт, установленных концентрично одна другой, разделенные двухслойным неметаллическим экраном, выполненным в виде купола с фланцем монококовой конструкции, герметично закрепленным на корпусе (рекламный лист фирмы «RICHTER CHEMIE-TECHNIK», Pastorenkcamp 31.D-41169 Monchenglad-bach, Germany). Данная конструкция имеет высокую трудоемкость изготовления двухслойного разделительного экрана и требует специального дорогостоящего оборудования.

Технической задачей данной разработки является снижение трудоемкости изготовления разделительного экрана, создание изделия, не требующего специального дорогостоящего оборудования, создание конструкции муфты, обеспечивающей отсутствие электромагнитных потерь, не требующей охлаждения экрана в диапазоне рабочих температур, позволяющей использовать ее при высоких давлениях в полости экрана, соизмеримых с металлическими конструкциями.

Данная задача решается за счет конструкции магнитной муфты, состоящей из ведущей и ведомой полумуфт, установленных концентрично одна другой и разделенных неметаллическим двухслойным экраном, герметично закрепленным на корпусе, причем наружный слой разделительного экрана выполнен из донной и цилиндрической частей, последняя в свою очередь изготовлена из закрепленного на концевых элементах неметаллического тканого материала, поверх которого наматывают нитяное покрытие, после чего проводится пропитка компаундом. Донная часть изготовлена из металла. Концевые элементы изготовлены в виде металлических колец.

Такая конструкция разделительного экрана универсальна, так как длину цилиндрической части можно варьировать исходя из размеров магнитных полумуфт. Волокна тканого материала и нитяного покрытия ориентированы по линиям действия нагрузок, а вместе с металлической донной частью и внутренним слоем составляют надежную, жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью от действия внутреннего давления с полным отсутствием вихревых токов. Высокая химическая стойкость обеспечивается внутренним слоем (полимерной оболочкой) двухслойной конструкции экрана.

На фиг.1 изображена магнитная муфта в разрезе, на фиг.2 — выносной элемент А.

Магнитная муфта состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, концентрично расположенных одна другой, с постоянными магнитами 3 и 4, разделенными двухслойным разделительным экраном 5. Внутренний слой разделительного экрана выполнен в форме купола 6 с фланцем 7. Наружный слой состоит из цилиндрической 8 и донной 9 частей. Цилиндрическая часть 8 образована закрепленным на концевых элементах 10 и 11 тканым неметаллическим материалом 12, поверх которого намотаны неметаллические нити 13. Тканый материал 12 и нитяное покрытие 13 пропитываются компаундом для придания формы. Донная часть 9 изготовлена из металла. Концевые элементы 10 и 11 выполнены в виде колец разного диаметра, причем диаметр кольца концевого элемента 11, установленного на донной части 9, меньше диаметра кольца концевого элемента 10, закрепленного на фланце 7. Металлическая донная часть 9 устанавливается внутрь цилиндрической части с упором в кольцо 11 концевого элемента, после чего устанавливается на купол 6 внутреннего слоя разделительного экрана, а концевой элемент 10 и фланец 7 с помощью фланца 14 соединяется с корпусом (не показано). Диаметр донной части 9 больше внутреннего диаметра кольца концевого элемента 11.

Магнитная муфта работает следующим образом. При вращении ведущей полумуфты 1 вследствие взаимодействия магнитных потоков магнитов 3 и 4, проходящих через двухслойный разделительный неметаллический экран 5, осуществляется передача крутящего момента на вал (не показан) в герметизированной полости. Внутренняя поверхность двухслойного неметаллического разделительного экрана (куполообразная часть 6 и фланец 7) изготовлена из химически стойкого полимера типа фторопласта, цилиндрическая часть 8 наружного слоя неметаллического разделительно экрана изготовлена из арамидной ткани, закрепленной на металлических кольцах 10, 11, являющихся концевыми элементами, сверху которой формируется слой нитей из арамидного волокна, после чего пропитанные эпоксидным компаундом для сохранения формы. Металлические кольца 10 и 11 служат арматурой для намотки и упора для металлической донной части 9 и крепления к фланцу 7 с помощью кольца 14. Рабочая температура для экрана — от -40°С до +250°С в зависимости от материала оболочки, вида компаунда и давления в полости экрана. Толщина неметаллического защитного экрана 5 не превышает 2,5 мм.

Таким образом, разделительный двухслойный экран для магнитной муфты обладает невысокой трудоемкостью изготовления, не требующей специального дорогостоящего оборудования для его изготовления, а также высокой надежностью в эксплуатации при высоких давлениях и агрессивных средах, обеспечивая высокий КПД привода через магнитную муфту.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Магнитная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, установленные концентрично одна другой и разделенные неметаллическим двухслойным экраном в форме купола с фланцем, герметично закрепленным на корпусе, отличающаяся тем, что наружный слой разделительного экрана состоит из цилиндрической и донной части, причем цилиндрическая часть образована закрепленной на концевых элементах неметаллической тканью, поверх которой формируется неметаллическое нитяное покрытие с последующей пропиткой компаундом, а концевые элементы с одной стороны закреплены неподвижно на фланце первого слоя разделительного экрана, а с другой — с донной частью.

2. Магнитная муфта по п.1, отличающаяся тем, что донная часть изготовлена из металла.

3. Магнитная муфта по п.1, отличающаяся тем, что концевые элементы изготовлены в виде металлических колец.

4. Магнитная муфта по п.1, отличающаяся тем, что концевой элемент, установленный на донной части, меньше диаметром, чем концевой элемент, закрепленный на фланце внутреннего покрытия.

Электромагнитная муфта

Электромагнитная муфта может быть использована для передачи крутящего момента с одного механизма другому. Муфта содержит ведущую и ведомую полумуфты с якорем и электромагнит, а также пакет фрикционных накладок с промежуточными кольцами, упорными кольцами и упругими элементами. Упругие элементы расположены между промежуточными кольцами, якорем и полумуфтой ведущей, а также между якорем и упорным кольцом полумуфты ведомой. Увеличение срока службы муфты достигается за счет исключения возможности соприкосновения поверхностей трения при отключенном механизме включения. 1 ил.

Изобретение относится к муфтам и может быть использовано для передачи крутящего момента с одного механизма другому.

Известна центробежная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, центробежный механизм включения, выполненный в виде центробежных грузов, размещенных в сепараторе между упорным и нажимным, дисками и отжимной упругий элемент, причем центробежный механизм включения смонтирован на ведущей полумуфте и связан с последней посредством зубчатой передачи, промежуточное звено которой смонтировано на ведомой полумуфте, см. патент РФ N 2003890, кл. F 16 D 43/00, 1991 г.

Недостатком таких муфт является возможность соприкосновения поверхностей трения при отключенном механизме включения, что влечет за собой нагрев и повышение износа пар трения.

Известна также центробежная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные пакетом фрикционных дисков, и центробежный механизм включения, выполненный в виде грузов, нажимного диска с конусным участком на опорной поверхности и зафиксированного в осевом направлении упорного диска, грузы размещены между нажимным и упорным дисками с возможностью взаимодействия с конусным участком нажимного диска, причем опорная поверхность нажимного диска снабжена дополнительным, смежным с основным, конусным участком, см. патент РФ N 2003889 кл. F 16 D 43/10, 1991.

Недостатком таких муфт является возможность соприкосновения поверхностей трения при отключенном механизме включения, что влечет за собой нагрев и повышение износа пар трения.

Известна также электромагнитная муфта, принимаемая за прототип, содержащая ведомую полумуфту, выполненную в виде якоря электромагнита, установленного на валу, две ведущие полумуфты, соосно расположенные по обе стороны от якоря, каждая из которых выполнена в виде внутренней магнитопроводящей и магнитной втулок, два неподвижных магнитопровода (поверхности трения — пакет фрикционных дисков и промежуточных колец), расположенных концентрично ведущим полумуфтам с обоих сторон от якоря, внутри которых размещены катушки управления, см. патент РФ N 1784781 кл. F 16 D 27/01 1991 г.

Недостатком таких муфт является возможность соприкосновения поверхностей трения при отключенном состоянии, что влечет за собой нагрев и повышение износа пар трения.

Целью изобретения является повышение долговечности муфты.

Поставленная цель достигается тем, что электромагнитная муфта снабжена пакетом фрикционных накладок с промежуточными кольцами, упорными кольцами и упругими элементами, расположенными между промежуточными кольцами и якорем и полумуфтой ведущей, а также — якорем и упорным кольцом полумуфты ведомой.

Снабжение муфты упругими элементами, расположенными между промежуточными кольцами и якорем и втулкой, исключает соприкосновение поверхностей трения при отключенном электромагните и повышает долговечность муфты.

Сущность изобретения поясняется описанием и чертежом, где показан общий вид муфты с четвертичным разрезом.

Для достижения поставленной цели в электромагнитной муфте предусмотрены опорные кольца 1, 2, 3, 4, неподвижно закрепленные на полумуфте ведущей 5, полумуфте ведомой 6, якоре 7 и ведомом валу 8, упругие элементы 9, 10, 11, расположенные между промежуточными кольцами 12, 13 якорем 7 и упорным кольцом 4 полумуфты ведомой 6.

Электромагнитная муфта содержит также электромагнит 14 в неподвижном корпусе 15. Корпус 15 опирается на подшипники 16, установленные на полумуфте ведущей 5, напрессованной на ведущий вал 17. На ведомом валу 8 по шлицам 18 перемещается якорь 7.

Смотрите еще:  Развод мурата йылдырыма и бурчин терзиоглу

Полумуфта ведущая 5, якорь 7, промежуточные кольца 12, 13 с фрикционными накладками 19 представляют собой пары трения.

Электромагнитная муфта работает следующим образом.

При включении электромагнита 14 притягивается якорь 7 и прижимает промежуточные кольца 12, 13 к полумуфте ведущей 5 и за счет сил трения передается крутящий момент.

При отключении электромагнита 14 возвратные упругие элементы 9, 10, 11 перемещают якорь 7 до упорного кольца 3 и фиксируют положение якоря 7. При этом промежуточное кольцо 12 упирается в упорное кольцо 1, а промежуточное кольцо 13 — в упорное кольцо 2 и фиксируется упругими элементами 9, 10, исключая соударение фрикционных накладок 19 при холостой работе электромагнитной муфты.

Зазор 3 между якорем 7 и упорным кольцом 3 регулируется в зависимости от зазоров 1 между корпусом 15 и якорем 7 и 2 между упорным кольцом 1 и промежуточным кольцом 12, т.е. Использование изобретения позволяет повысить срок службы электромагнитной муфты, изобретение создано в процессе выполнения служебного задания.

Электромагнитная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, якорь и электромагнит, отличающаяся тем, что она снабжена пакетом фрикционных накладок с промежуточными кольцами, упорными кольцами и упругими элементами, расположенными между промежуточными кольцами и якорем и полумуфтой ведущей, а также якорем и упорным кольцом полумуфты ведомой.

магнитная муфта

Магнитная муфта относится к области компрессоро- и насосостроения. Магнитная муфта содержит разделительный узел в виде стакана и металлического фланца, расположенный в зоне магнитного взаимодействия ведущей и ведомой полумуфт разделительный экран, выполненный из токонепроводящего материала и соединенный с фланцем герметичным и температурокомпенсирующим соединением с помощью пайки. Изобретение повышает надежность магнитных муфт. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2130137

Изобретение относится к области компрессора и насосостроения, в частности, к герметичным центробежным насосам с магнитной муфтой.

Известны магнитные муфты с постоянными магнитами, используемые в центробежных насосах (DE, патент 2559042, кл. F 04 D 13/06, 1985), в которых передача крутящего момента от ведущей полумуфты к ведомой осуществляется через экран разделительного стакана, герметизирующего внутреннюю полость насоса.

Магнитные муфты обеспечивают абсолютную герметичность насосов, повышенную долговечность и надежность за счет исключения движущихся уплотнительных устройств.

Одним из наиболее ответственных элементов магнитной муфты является разделительный стакан, форма и материал которого существенно влияют на конструкцию всего насоса. Стакан должен быть достаточно прочным, т.к. он воспринимает давление, развиваемое насосом. С другой стороны, для увеличения магнитного сцепления его толщина должна быть минимальной. При использовании для его изготовления токопроводящих материалов, например, нержавеющей стали в экране наводятся вихревые токи, тормозящие полумуфты и вызывающие нагрев, что снижает КПД магнитной муфты и ставит проблему отвода выделяющегося тепла. Поэтому желательно, чтобы материал экрана имел большое электрическое сопротивление и минимальную магнитную проницаемость. Этим требованиям удовлетворяют такие токонепроводящие материалы, как пластмассы, керамика, стекло и др. Однако эти материалы имеют коэффициенты термического расширения и модуль упругости, значительно отличающийся тем от материала корпуса насоса, что затрудняет их использование для изготовления разделительных стаканов насосов, работающих при высоких давлениях и значительных температурных градиентах, т.к. при этом не обеспечивается необходимая жесткость и плотность соединения разделительного стакана с корпусом насоса.

Задачей изобретения является повышение надежности магнитной муфты.

Технический результат достигается тем, что в магнитной муфте для приводов компрессоров и насосов, содержащей ведущую и ведомую полумуфты с постоянными магнитами, разделительный узел выполнен в виде стакана и металлического фланца, герметично соединенного с корпусом, и расположенного в зоне магнитного взаимодействия муфт разделительного экрана, выполненного их токонепроводящего материала и соединенного с фланцем герметичным и температурокомпенсирующим соединением с помощью пайки.

Изобретение поясняется чертежом, где схематически изображена магнитная муфта с разделительным узлом с помощью пайки.

Магнитная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты с постоянными магнитами 3, а также разделительный узел в виде стакана и металлического фланца 4, герметично присоединенного к корпусу насоса 5. Также муфта содержит разделительный экран 6, выполненный из токонепроводящего материала, причем между фланцем 4 и экраном 6 выполнена полость 7, в которой размещена ведомая полумуфта 2. На внутреннем диаметре фланца 4 выполнена цилиндрическая обечайка 8, к которой при помощи пайки крепится экран 6. Этот вариант конструкции магнитной муфты предназначен для насосов, работающих в особо тяжелых условиях по давлению и температуре.

Давление перекачиваемой среды P1, действующее на внешнюю поверхность экрана 6, превышает давление окружающей среды P2, действующее на внутреннюю его поверхность, т.е. в этом случае экран 6, выполненный из токонепроводящего материала, например керамики, работает на сжатие. Известно, что прочность на сжатие таких материалов велика и может даже превышать прочность нержавеющей стали. Поэтому в этом случае цилиндрическая стенка экрана может быть выполнена достаточно тонкой, что позволяет уменьшить расстояние между полумуфтами 1, 2 и увеличить их сцепление. Герметизация соединения между фланцем 4 и экраном 6 осуществляется пайкой пластичным припоем, например, свинцом, что позволяет обеспечить плотность соединения при изменении температуры перекачиваемой среды. Дополнительная температурная компенсация при изменении температуры обеспечивается деформацией тонкостенной обечайки 8.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Магнитная муфта для привода компрессоров и насосов, содержащая ведущую и ведомую полумуфты с постоянными магнитами, разделительный узел, отличающаяся тем, что разделительный узел выполнен в виде стакана и металлического фланца, герметично соединенного с корпусом и расположенного в зоне магнитного взаимодействия муфт разделительного экрана, выполненного из токонепроводящего материала и соединенного с фланцем герметичным и температурокомпенсирующим соединением с помощью пайки.

Магнитная муфта

Изобретение относится к машиностроению, в частности к магнитным муфтам, предназначенным для соединения валов, и может найти применение в качестве редуктора в различных отраслях промышленности. Муфта содержит первый ротор, состоящий из двух дисков, жестко скрепленных с соответствующими полувалами и друг с другом с помощью обечайки из немагнитного материала, образующими первый вал, и второй ротор в виде диска из немагнитного материала, с установленными на нем по окружности постоянными магнитами с намагниченностью вдоль оси муфты, образующими многополюсную магнитную систему с чередующейся полярностью полюсов. Диск второго ротора расположен между дисками первого ротора, магнитосвязан с ними и жестко скреплен со вторым валом, установленным на подшипниках внутри первого вала. Новым является то, что муфта содержит статор, состоящий из двух дисков из магнитомягкого материала, равноудаленных от диска второго ротора и скрепленных друг с другом с помощью обечайки, с образованием корпуса муфты. К внутренним боковым поверхностям дисков статора по окружности прикреплены постоянные магниты с намагниченностью вдоль оси муфты, образующие две отдельные многополюсные магнитные системы с чередующейся полярностью полюсов и полюсным шагом 1. Постоянные магниты второго ротора расположены с полюсным шагом t2. Количество полюсных шагов t2 отличается от количества полюсных шагов t1 на целое число. Диски первого ротора состоят каждый из наружного и внутреннего колец из немагнитного диэлектрического материала, между которыми вмонтирована решетка, образуемая пластинами из магнитомягкого материала. Техническим результатом является возможность редукции скорости вращения при передаче вращения между валами, возможность регулирования передаточного числа и повышение нагрузочной способности. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к магнитным муфтам, предназначенным для передачи вращения от одного вала к другому, и может найти применение в качестве не только муфты, но и редуктора в электрических транспортных средствах, в автомобилестроении, судостроении, авиастроении, тракторостроении и других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Известны торцовые магнитные муфты (см., например, [1-3]), содержащие соосно расположенные первый ротор с постоянными магнитами (ПМ), жестко скрепленный с первым валом (первая полумуфта), и второй ротор с ПМ, жестко скрепленный со вторым валом (вторая полумуфта). ПМ обоих роторов намагничены вдоль оси муфты и установлены по окружности, образуя две многополюсные магнитные системы (МС) с равным (как правило) числом полюсов с чередующейся полярностью.

Благодаря силам взаимного притяжения ПМ обоих роторов при принудительном вращении одного из валов второй вал вращается в том же направлении и с той же угловой скоростью, что и первый вал.

К недостаткам торцовых магнитных муфт следует отнести сравнительно невысокий передаваемый крутящий момент, сравнительно невысокую скорость вращения, ограниченную значением порядка 10 тыс. об/мин [2, с.120], низкую надежность.

Причиной этого являются осевые силы взаимного магнитного притяжения роторов, которые вызывают повышенный износ подшипников и изменение рабочего зазора муфты, что нарушает его работу в целом. Кроме того, указанные магнитные муфты не способны обеспечить передачу вращения от одного вала к другому с редукцией.

Многие из отмеченных недостатков позволяет устранить магнитная муфта по изобретению [4] , наиболее близкая по совокупности существенных признаков к предлагаемой муфте и потому выбранная в качестве прототипа.

Магнитная муфта [4] содержит первый ротор, состоящий из двух дисков, снабженных каждый расположенными по окружности ПМ, образующими две отдельные многополюсные МС с чередующейся полярностью полюсов, и второй ротор в виде диска из немагнитного материала с установленными в нем по окружности ПМ, так же образующими многополюсную МС с чередующимися по полярности полюсами. Диски первого ротора жестко скреплены с первым валом и по их периферии друг с другом (например, посредством обечайки из немагнитного материала) с образованием корпуса муфты. Диск второго ротора жестко скреплен со вторым валом и расположен между дисками первого ротора на одинаковом расстоянии от них.

В магнитной муфте-прототипе осевые силы, возникающие при взаимодействии ПМ первого и второго роторов, взаимно уравновешиваются вследствие того, что диск второго ротора равноудален от дисков первого ротора. Благодаря этому происходит взаимокомпенсация осевых магнитных сил, что позволяет увеличить передаваемый крутящий момент на 90-95%, увеличить скорость вращения, уменьшить износ подшипников, повысить надежность муфты.

Недостаток прототипа, как и известных торцовых муфт, состоит в том, что передача с их помощью вращения от одного вала к другому не может быть осуществлена с редукцией скорости вращения. Это ограничивает сферу применения прототипа и других известных торцовых муфт.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности передачи вращения от одного вала к другому с редукцией скорости вращения при постоянном высоком крутящем моменте.

Смотрите еще:  Льготы детей в транспорте

Эта задача решается тем, что магнитная муфта, содержащая первый ротор, состоящий из двух дисков, жестко скрепленных с соответствующими полувалами и друг с другом по их периферии, например, с помощью обечайки из немагнитного материала, образующими первый вал, второй ротор в виде диска из немагнитного материала с установленными на нем по окружности ПМ с намагниченностью вдоль оси муфты, образующими многополюсную МС с чередующейся полярностью полюсов, причем диск второго ротора расположен между дисками первого ротора на одинаковом расстоянии от них, магнитосвязан с ними и жестко скреплен со вторым валом, установленным на подшипниках внутри первого вала, дополнительно содержит статор со втулками для размещения в них на подшипниках первого и второго валов, состоящий из двух дисков либо двух плоских деталей произвольной формы из магнитомягкого материала, равноудаленных от диска второго ротора и скрепленных друг с другом по их периферии, например, посредством обечайки, с образованием корпуса муфты, к внутренним боковым поверхностям дисков или плоских деталей произвольной формы статора по окружностям прикреплены ПМ с намагниченностью вдоль оси муфты и полюсным шагом t1, образующие две отдельные многополюсные МС с чередующейся полярностью полюсов, ПМ второго ротора расположены с полюсным шагом t1, количество полюсных шагов t2 отличается от количества полюсных шагов t1 на целое число, диски первого ротора состоят каждый из внешнего и внутреннего кольца из немагнитного диэлектрического материала, между которыми вмонтирована решетка, образуемая пластинами из магнитомягкого материала, расположенными радиально с зазором друг относительно друга так, что отношение суммарного объема зазоров между пластинами к суммарному объему пластин находится в пределах 0,8 — 1,5, пластины вставлены в пазы, выполненные по ободу каждого из внутренних колец дисков первого ротора, и в пазы, выполненные по внутреннему ободу каждого из наружных колец дисков первого ротора, угол между смежными пластинами в их средней части одинаков по периметру решетки, каждая из решеток имеет одну или несколько зон, в пределах которых угол между каждой пластиной решетки и одним из краев внешнего либо внутреннего кольца дисков первого ротора постепенно возрастает от центра зоны до одного из ее краев в пределах от 90 до 140 o и постепенно уменьшается в пределах от 90 до 140 o в противоположном направлении до второго края с образованием соответственно одного либо нескольких стыковых участков, где крайние пластины на стыке смежных зон расположены под углом друг к другу, составляющем от 80 до 100 o , причем tg/2= t2/h, где h — ширина решетки, пластины решеток, а также пары ПМ статора являются зеркальным отражением друг друга относительно плоскости, проходящей через центр диска второго ротора параллельно его боковым поверхностям.

В предлагаемой магнитной муфте пластины решеток дисков первого ротора могут быть залиты самоотверждающимся немагнитным материалом, например, компаундом, композиционным немагнитным материалом либо керамическим материалом.

МС второго ротора может быть образована ПМ, прикрепленными попарно с обеих сторон диска второго ротора.

Технический результат изобретения состоит в возможности передачи вращения от первого вала магнитной муфты ко второму с уменьшением числа оборотов последнего либо от второго вала к первому с увеличением числа оборотов последнего при одновременном обеспечении постоянного крутящего момента.

В основе технического результата изобретения лежит разработанный авторами новый принцип передачи вращения от одного вала магнитной муфты к другому. Суть этого принципа состоит в создании вращающегося магнитного поля с помощью решетки, состоящей из пластин магнитомягкого материала с особой ориентацией этих пластин, вращающейся между двумя круговыми МС из ПМ с чередующейся полярностью полюсов, одна из которых (расположенная на статоре) неподвижна. Благодаря разному числу ПМ в этих МС передача вращения осуществляется с редукцией подобно тому, как это имеет место в зубчатых передачах.

Причинно-следственная связь между признаками изобретения и достигаемым техническим результатом будет более понятна из рассмотрения графических иллюстраций к описанию изобретения.

Изобретение иллюстрируют: фиг. 1, на которой показана (частично в разрезе) конструкция предлагаемой муфты; фиг.2, где изображена кинематическая схема муфты; фиг.3, на которой в разобранном виде условно дана аксонометрия основных деталей муфты; фиг.4, на которой представлено сечение Б-Б фиг.1; фиг. 5, являющаяся разверткой по линии А-А фиг.1; фиг.6, отображающая геометрию развертки решетки с одной непрерывной зоной пластин и одним стыком между пластинами; фиг.7, отображающая геометрию развертки решетки с четырьмя зонами и четырьмя стыками между этими зонами.

Предлагаемая муфта (см. фиг.1-4) содержит: — статор, состоящий из дисков 1 и 2, например, из стали, к внутренним поверхностям которых прикреплены по окружности магниты 3 с намагниченностью вдоль оси муфты, образующие две многополюсные МС с чередующейся полярностью полюсов с шагом t1, из втулок 4 и 5 и обечайки 6, образующей корпус муфты совместно с дисками 1 и 2; — первый ротор, состоящий из двух дисков 7 и 8 из немагнитного диэлектрического материала, имеющих каждый соответственно наружное кольцо 9, внутреннее кольцо 10, наружное кольцо 9′, внутреннее кольцо 10′ и решетки 11 и 11′ из пластин 12 из магнитомягкого материала, встроенных соответственно между кольцами 9 и 10 и кольцами 9′ и 10′; — обечайку 13 из немагнитного материала, соединяющую по периферии диски 7 и 8 первого ротора; — первый вал, состоящий из полувала 14, с которым жестко скреплен диск 7 первого ротора, и полувала 15, с которым жестко скреплен диск 8 первого ротора; — второй ротор в виде диска 16 из немагнитного материала (например, сплава алюминия или пластика) с ПМ 17, образующими круговую многополюсную МС с полюсным шагом t2; — второй вал 18, с которым жестко скреплен диск 16 второго ротора.

В конструкции предлагаемой муфты, представленной на фиг.1, многополюсная МС второго ротора образована отдельными магнитами 17, встроенными в диск 16. Альтернативным вариантом является формирование такой МС посредством пар магнитов 17, прикрепляемых к диску 16 с двух сторон к его боковым поверхностям, как это показано на фиг.2 и фиг.3.

На фиг.3 показана только часть пластин 12. Наружные и внутренние кольца дисков 7 и 8 первого ротора, между которыми вмонтированы пластины 12, изображены на фиг. 4, являющейся частичным сечением Б-Б фиг.1 плоскостью, проходящей через среднюю часть решетки 11 и среднюю часть колец 9 и 10 параллельно их боковым поверхностям.

Пластины 12 вставлены в пазы 19, выполненные во внутреннем кольце 10 с шагом 1, и в пазы 20 в наружном кольце 9, расположенные с шагом 2. Решетка 11 (как и решетка 11′) из пластин 12 залита самоотверждающимся немагнитным материалом 21. Угол (фиг.4) между соседними пластинами 12 в их средней части одинаков по периметру решетки 11, при этом центр O1 является центром диска 7 первого ротора. Аналогичную конструкцию имеет и второй диск 8 первого ротора с решеткой 11′. Различие между решетками 11 и 11′ состоит только в том, что их пластины 12 расположены зеркально-симметрично относительно плоскости, проходящей через центр диска 16 второго ротора параллельно его боковым поверхностям.

Зеркально-симметричное расположение пластин 12 решеток 11 и 11′, а также ПМ 3 дисков 1 и 2 статора видно из фиг.5, на которой дана развертка А-А фиг. 1 в варианте, когда каждая из решеток 11 и 11′ с пластинами 12 имеет несколько зон, в пределах каждой из которых угол между пластиной 12 решетки и одним из краев колец 9 и 10 постепенно возрастает от центра зоны до одного ее края в интервале от 90 до 140 o в одном направлении и постепенно уменьшается в интервале от 90 до 40 o в противоположном направлении с образованием нескольких стыковых участков, где крайние пластины 12 на стыке смежных зон расположены под углом друг к другу.

Углы и показаны на фиг.6 и 7, которые иллюстрируют геометрию расположения пластин 12 в решетках 11 и 11′, обеспечивающую необходимое изменение угла и создание решетками 11 и 11′ вращающихся магнитных полей, в результате воздействия которых на МС 17 второго ротора последний приводится во вращение.

На фиг. 6 показана развертка «однозонной» решетки «abcd» из пластин 12, имеющая длину L и ширину h. L — это также длина окружности МС дисков 1 и 2 статора и МС второго ротора по наружному диаметру развертки А-А фиг.1. Угол между пластинами 12 и краем «ab» решетки постепенно уменьшается от 90 o в центре зоны в направлении к краю «b» решетки и возрастает от центра зоны в направлении к краю «а» решетки. Угол , образующийся на стыке между крайними пластинами «ас» и «bd» решетки, может составлять от 80 до 100 o , при этом tg/2= t2/h определяет предельный угол наклона пластин 12, при котором решетка при заданных значениях t2 и h создает вращающееся магнитное поле, способное передать вращение второму валу. На фиг.6 O2 — технологический центр формирования пазов 19 и 20 соответственно во внутреннем 10 и наружном 9 кольцах дисков первого ротора (см. фиг.4), позволяющий получить изменение угла в указанных пределах от 90 до 140 o и от 90 до 40 o .

На фиг. 7 представлена решетка, имеющая, в отличие от решетки на фиг.6, не одну, а четыре зоны, в пределах которых угол изменяется в указанных выше пределах. Соответственно этому имеются четыре стыковых участка с углом между крайними пластинами смежных зон и четыре технологических центра (О3, O4, O5 и О6) для формирования пазов 19 и 20 в кольцах дисков первого ротора.

Предлагаемая магнитная муфта работает следующим образом.

В статическом состоянии муфты силовые линии магнитного поля замыкаются через пластины 12 решеток 11 и 11′ между ПМ 3 МС дисков статора и ПМ 17 второго ротора. Это показано в верхней части фиг.5, где силовые линии магнитного поля обозначены стрелками. Благодаря тому, что магнитные потоки между ПМ 3 МС диска 1 статора, ПМ 17 МС диска 16 второго ротора и ПМ 3 МС диска 2 статора в параллельных ветвях поочередно направлены навстречу друг другу, имеет место (как и в прототипе) взаимная компенсация осевых магнитных сил, что повышает надежность муфты.

При работе муфты ведущим может быть как первый вал, состоящий из полувалов 14 и 15, так и второй вал 18. В первом случае ведомым является вал 18, во втором случае — первый вал. В случае, когда ведущим служит первый вал, решетка 11 с пластинами 12 вращается между МС диска 1 статора с ПМ 3 и МС второго ротора с ПМ 17, а решетка 11′ — между МС диска 2 статора с ПМ 3 и МС второго ротора с ПМ 17. Поскольку пластины 12 расположены под углом (постепенно изменяющим свое значение от пластины к пластине) как к краям решеток 11 и 11′, так и по отношению к диску 16 второго ротора и ПМ 17, решетки 11 и 11′ создают два плавно изменяющихся по величине вращающихся магнитных поля, зеркально-симметрично воздействующих с двух сторон на ПМ 17 МС диска 16 второго ротора.

Смотрите еще:  Заявление в кадастровую по почте

Существенную роль в создании указанных вращающихся магнитных полей играет факт изменения угла пластин 12 в пределах от 90 до 140 o от центра зоны (или зон) решеток 11 и 11′ в одном направлении и от 90 до 40 o в противоположном направлении.

Такое расположение пластин позволяет создать эффект вращающегося магнитного поля, создаваемого принудительно вращаемыми дисками 7 и 8, при этом обеспечивается плавное усиление или ослабление взаимодействия магнитных систем статора (1 и 2) и ротора 16, что приводит последний во вращение с числом оборотов, определяемым передаточным отношением i, которое зависит от числа Z1 ПМ 3 статора (или числа полюсных шагов t1) и от числа Z2 ПМ 17 МС второго ротора (или числа полюсных шагов t2). Если Z1>Z2, диск 16 второго ротора и, соответственно, вал 18 вращаются с меньшей угловой скоростью, нежели диски 7 и 8 первого ротора и жестко скрепленный с ними первый вал.

Таким образом, передача вращения от ведущего вала к ведомому осуществляется с редукцией скорости вращения. Передаточное отношение в данном случае определяется аналогично зубчатым передачам Приведенное выражение справедливо, если решетки 11 и 11′ имеют один стыковой участок с углом между пластинами 12 на стыке. Это выражение справедливо так же в случае, если пластины 12 решеток 11 и 11′ разбиты на несколько зон «n» с таким же числом стыков между ними.

Если Z1 Z2 первый вал будет вращаться в направлении, противоположном направлению вращения вала 18 с передаточным отношением по вышеприведенной формуле.

При Z1=Z2 оба вала будут вращаться с одинаковой угловой скоростью.

Необходимыми условиями создания в предлагаемой магнитной муфте передаточного отношения, помимо разного числа магнитов Z1 и Z2 (т.е. разного числа полюсов) соответственно в МС статора и в МС второго ротора, являются:
— наличие одной либо нескольких зон, в пределах которых значение угла постепенно возрастает или убывает от центра зоны, с образованием одного либо нескольких стыковых участков;
— расположение крайних пластин 12 на границе окончания «однозонной» решетки или на границах зон «многозонной» решетки под углом , пределы которого составляют от 80 до 100 o , при этом tg /2=t2/h, где h — ширина решетки, что служит одной из гарантий передачи вращения от решеток 11 и 11′ второму ротору с заданным передаточным отношением;
— обеспечение отношения «k» суммарного объема зазоров между пластинами 12 в решетках 11 и 11′ к суммарному объему пластин в пределах 0,8-1,5.

Если k>1,5, число пластин 12 и их толщина невелики, вследствие чего малы магнитная проводимость решеток и значения создаваемых ими вращающихся магнитных полей, которые оказываются неспособными передать вращение второму ротору из-за малого крутящего момента. При k o и ниже 40 o , что приводит к изменению угла за пределы 80-100 o и увеличению рассеяния магнитных потоков из-за взаимного перекрытия пластин.

Предлагаемая магнитная муфта способна обеспечить передаточное отношение от ведущего вала к ведомому и обратно в пределах от 1 до 10 3 .

В опытном образце муфты статор и его обечайка изготовлены из стали 10. Каждый из дисков статора содержит по 100 магнитов из материала на основе сплава Nd-Fe-B длиной 40 мм и поперечным сечением 55 мм. В качестве материала диска второго ротора использован текстолит.

К внешним поверхностям диска второго ротора прикреплены попарно магниты из того же сплава, что и магниты статора, и тех же размеров. Число пар магнитов второго ротора равно 40.

Внутреннее и наружное кольца дисков первого ротора выполнены из текстолита, обечайка — из сплава алюминия Д16Т, пластины решеток толщиной 0,35 мм — из электротехнической стали. Число пластин решеток, приходящееся на один полюсный шаг t2 второго ротора, равно 14. Решетки залиты эпоксидной смолой с наполнителем из немагнитного материала. Ширина h решетки равна 7 мм. Наружный диаметр МС дисков статора, МС второго ротора и решеток дисков первого ротора равен 368 мм, внутренний диаметр 250 мм. Пластины решеток первого ротора разделены на две зоны с двумя стыковыми участками с углом = 100 o . Угол пластин решеток в каждой из зон изменяется от центра зоны от 90 до 40 o в одном направлении и от 90 до 130 o в другом направлении. Передаточное отношение муфты составляет i=25. При крутящем моменте 40 Нм на ведущем вале, которым служит первый вал, крутящий момент ведомого вала составляет 10 3 Нм, угловая скорость вращения ведущего вала 1,510 3 рад/с (15 тыс. об/мин). Габариты муфты: диаметр 320 мм, ширина 60 мм.

Изготовление муфты предполагает использование известных материалов, традиционных технологических процессов и оборудования, что свидетельствует о возможности промышленной реализации изобретения.

Источники информации
1. Ганзбург Л.Б. и др. Бесконтактные магнитные механизмы, Л., 1985.

2. Ганзбург Л.Б. и др. Механизмы с магнитной связью, Л., 1973.

3. Ганзбург Л.Б. и др. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов: Справочник, Л., 1980.

4. Авторское свидетельство СССР 1118813, МПК F 16 D 27/01, опубликовано 15.10.1984.

1. Магнитная муфта, содержащая первый ротор, состоящий из двух дисков, жестко скрепленных с соответствующими полувалами и друг с другом по их периферии, например, с помощью обечайки из немагнитного материала, образующими первый вал, второй ротор в виде диска из немагнитного материала с установленными на нем по окружности постоянными магнитами с намагниченностью вдоль оси муфты, образующими многополюсную магнитную систему с чередующейся полярностью полюсов, при этом диск второго ротора расположен между дисками первого ротора на одинаковом расстоянии от них, магнитосвязан с ними и жестко скреплен со вторым валом, установленным на подшипниках внутри первого вала, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит статор со втулками для размещения в них на подшипниках первого и второго валов, состоящий из двух дисков или двух плоских деталей произвольной формы из магнитомягкого материала, равноудаленных от диска второго ротора и скрепленных друг с другом по их периферии, например, с помощью обечайки, с образованием корпуса муфты, к внутренним боковым поверхностям дисков или плоских деталей произвольной формы статора по окружности прикреплены постоянные магниты с намагниченностью вдоль оси муфты, образующие две отдельные многополюсные магнитные системы с чередующейся полярностью полюсов и полюсным шагом t1, постоянные магниты второго ротора расположены с полюсным шагом t2, количество полюсных шагов t1 отличается от количества полюсных шагов t1 на целое число, диски первого ротора состоят каждый из наружного и внутреннего колец из немагнитного диэлектрического материала, между которыми вмонтирована решетка, образуемая пластинами из магнитомягкого материала, расположенными с зазором относительно друг друга так, что отношение суммарного объема зазоров между пластинами к суммарному объему пластин находится в пределах 0,8-1,5, пластины вставлены в пазы, выполненные по ободу каждого из внутренних колец дисков первого ротора, и в пазы, выполненные по внутреннему ободу каждого из наружных колец дисков первого ротора, угол между смежными пластинами в их средней части одинаков по периметру решетки, каждая из решеток имеет одну либо несколько зон, в пределах которых угол между каждой пластиной и одним из краев наружного либо внутреннего кольца дисков первого ротора постепенно возрастает от центра зоны до одного из ее краев в пределах от 90 до 140 o (и постепенно уменьшается в пределах от 90 до 40 o в противоположном направлении до второго края зоны с образованием соответственно одного либо нескольких стыковых участков, где крайние пластины на стыке расположены под углом друг к другу, составляющем от 80 до 100 o , причем tg /2= t2/h, где h — ширина решетки, пластины решеток, а также противолежащие пары магнитов статора, являются зеркальным отражением друг друга относительно плоскости, проходящей через центр диска второго ротора параллельно его боковым поверхностям.

2. Магнитная муфта по п. 1, отличающаяся тем, что магнитная система второго ротора образована постоянными магнитами, прикрепленными к диску второго ротора попарно с обеих сторон.

3. Магнитная муфта по п. 1, отличающаяся тем, что пластины решеток дисков первого ротора залиты самоотверждающимся немагнитным материалом, например компаундом с диэлектрическим наполнителем или керамическим материалом.

Похожие статьи:

  • Пособие по присмотру за детьми Компенсации за детсад — экономия семейного бюджета В наше время быть продвинутым родителем просто. Тем не менее, читая различные форумы для пап и мам, понимаешь, что пробелов в их знаниях […]
  • Субсидия за коммунальные услуги 2019 Как можно бесплатно получить квартиру от государства в 2019 году Российские граждане, доход которых ниже прожиточного минимума в конкретном регионе, наделены конституционным правом […]
  • Сколько стоит штраф за утерю прав Штраф за утерю водительского удостоверения в 2019 году Никто из нас не застрахован от ситуации, когда водительское удостоверение внезапно теряется. Причем чаще всего пропажа обнаруживается […]
  • Как оформить кадастровый паспорт дома Кадастровый паспорт на дом, как выглядит и как его заказать Кадастровый паспорт на дом – это официальный документ, выдаваемый государственной кадастровой палатой, который подтверждает […]
  • Образец заявление рвп приложение 3 Заявление на РВП нового образца 2018 года - бланк и образец заполнения Иностранный гражданин, приехавший в Россию с целью трудоустройства и продолжительного проживания, обязан оформить […]
  • Какая трудовая пенсия по инвалидности 3 группы Пенсия по инвалидности 2 группы в 2019 году Присвоение любых форм инвалидности в России происходит исключительно по медико-социальным показателям. Назначение инвалидности 2 категории […]
Перспектива. 2019. Все права защищены.