UA97202C2 - Magnetic clutch - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі машинобудування, зокрема, до конструкцій магнітних муфт з постійними магнітами, призначених для безконтактної передачі обертового моменту від одного вала до іншого. Магнітна муфта має внутрішню й зовнішню циліндричні півмуфти, кожна з яких має магнітопровід з радіально намагніченими постійними магнітами полярності, що чергується, розділені тонкостінним герметичним екраном з немагнітного матеріалу, на кожній з півмуфт між магнітними полюсами встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених у тангенціальному напрямку, на торцевих частинах кожної півмуфти встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, намагнічених в осьовому напрямку. Винахід забезпечує підвищення ефективності магнітної муфти.

Description

цього є великі осьові сили взаємного магнітного Друга додаткова відмінність полягає в тому, тяжіння роторів, які викликають підвищене зношу- що постійні магніти й магнітопровід внутрішньої вання підшипників і зміну робочого зазору муфти, півмуфти поміщені в тонку герметичну оболонку з що може призвести до порушення нормальної її немагнітного матеріалу, яка захищає їх від агреси- роботи в цілому. вного середовища усередині герметичної камери.

Багато з відзначених недоліків дозволяє усу- Третя додаткова відмінність полягає в тому, нути конструкція магнітної муфти циліндричного що на дисковій частині зовнішньої півмуфти роз- типу, що описана в довіднику (1, с. 9). Ця муфта ташовані вентиляційні канали та вентиляційні ло- найбільш близька за сукупністю істотних ознак до патки, що створюють охолоджуючий потік повітря пропонованої муфти й тому вибрана як прототип. на екран герметичної камери у зазорі між півмуф-

Ця магнітна муфта містить внутрішню півмуфту тами. циліндричного типу, яка має розташовані по окру- В порівнянні з прототипом, запропонована ма- жності постійні магніти, що утворюють багатопо- гнітна муфта відрізняється наявністю таких ознак: люсну магнітну систему з полярністю полюсів, що - на кожній з півмуфт між магнітними полюса- чергується, та зовнішню півмуфту, яка теж має ми встановлена парна кількість постійних магнітів розташовані по окружності постійні магніти, що полярності, що чергується, та намагнічених у тан- також утворюють багатополюсну магнітну систему генціальному напрямку; з полярністю, що чергується, і з тим же числом пар - на торцевих частинах кожної півмуфти вста- полюсів. новлена парна кількість постійних магнітів поляр-

У магнітній муфті-прототипі осьові сили, у ви- ності, що чергується, та намагнічених в осьовому падку симетричного розташування магнітних сис- напрямку. тем обох півмуфт, будуть відсутні, що дозволяє Всі вищенаведені ознаки є суттєвими, кожна збільшити швидкість обертання, зменшити зношу- окремо і в сукупності забезпечують досягнення вання підшипників і в цілому підвищити надійність поставленої задачі. роботи муфти. Далі суть винаходу пояснюється кресленнями.

Недолік прототипу полягає в тому, що при не- На фіг. 1 схематично показана в осьовому перерізі обхідності використання таких муфт у герметичних конструкція пропонованої магнітної муфти, на фіг. пристроях, у зазорі між півмуфтами розташований 2 показано радіальний переріз пропонованої муф- екран з немагнітного матеріалу. Це призводить до ти, на фіг. З показана в осьовому перерізі муфти збільшення зазору між півмуфтами і як наслідок, розміщення додаткових постійних магнітів на дис- до зниження магнітної індукції в зазорі й зменшен- ковій частині зовнішньої півмуфти, на фіг. 4 пока- ня величини магнітного моменту та механічної зана в осьовому перерізі муфти конструкція сис- потужності, що передається від однієї півмуфти до теми охолодження пропонованої муфти. іншої. Найкращі варіанти реалізації винахідницького

В основу винаходу поставлена задача вдоско- задуму. налення муфти та покращення її характеристик за В основу винаходу покладено принцип Халь- рахунок застосування спеціальної багатополюсної баха, відповідно до якого магнітне поле в системі магнітної системи, що дозволить підвищити магні- буде досягати максимального значення, якщо на тну індукція в зазорі, збільшити величину магнітно- всьому шляху силових магнітних ліній (або на час- го моменту та механічної потужності муфти та в тині шляху) встановити постійні магніти, напрямок кінцевому результаті підвищити ефективність маг- намагніченості яких збігається з напрямком сило- нітної муфти. вих ліній магнітного поля. У пропонованій муфті

Поставлена задача вирішується тим, що в ма- відповідно до цього принципу на обох півмуфтах гнітній муфті, що має внутрішню й зовнішню цилі- додатково встановлені постійні магніти, розташо- ндричні півмуфти, кожна з яких має магнітопровід вані саме вздовж ліній магнітного поля. Це приз- з радіально намагніченими постійними магнітами водить до збільшення магнітного поля в повітря- полярності, що чергується, розділені тонкостінним ному зазорі муфти і, як наслідок, до збільшення герметичним екраном з немагнітного матеріалу, на магнітного моменту та механічної потужності, що кожній з півмуфт між магнітними полюсами вста- здатна передати пропонована муфта. новлена парна кількість постійних магнітів поляр- Пропонована магнітна муфта має внутрішню ності, що чергується, та намагнічених у тангенціа- та зовнішню півмуфти. Внутрішня півмуфта закрі- льному напрямку, на торцевих частинах кожної плена на ведучому валу 1 (див. фіг. 1) і складаєть- півмуфти встановлена парна кількість постійних ся з магнітопроводу 2 з постійними магнітами З і 4, магнітів полярності, що чергується, та намагніче- намагніченими радіально (напрямок намагніченос- них в осьовому напрямку. ті показаний на всіх малюнках стрілками), і додат-

Перша додаткова відмінність полягає в тому, кових, згідно з принципом Хальбаха, постійних що магнітна муфта оснащена додатковими дже- магнітів 5 та 6 з осьовим намагнічуванням. Кіль- релами магнітного поля у вигляді парної кількості кість магнітів повинна бути парною і співпадати з постійних магнітів полярності, що чергується, які кількістю основних магнітів 4 та 9, а полярність намагнічені в осьовому напрямку та встановлені повинна чергуватися для ефективного замикання на дисковій частині зовнішньої півмуфти з утво- магнітного поля. Зовнішня півмуфта закріплена на ренням магнітного зв'язку з постійними магнітами, веденому валу 7 і складається з магнітопроводу 8 розташованими в торцевій частині внутрішньої з постійними магнітами 9 і 10, які намагнічені раді- півмуфти. ально. Як і на внутрішній півмуфті, на зовнішній півмуфті також встановлені додатково постійні магніти 11 та 12 з осьовим намагнічуванням. Кіль- містити в герметичній захисній оболонці 18, вико- кість магнітів також повинна бути парною, а поля- наній із тонкого немагнітного матеріалу, напри- рність повинна чергуватися. Зовнішня й внутрішня клад, нержавіючої сталі. півмуфти розділені тонкостінним герметичним ек- Екран із немагнітного матеріалу 13 (див. фіг. 5) раном 13, виконаним з немагнітного матеріалу нагрівається як за рахунок теплових процесів, що (весь екран або тільки його частина, що перебуває відбуваються у внутрішньому просторі пристрою, в магнітному полі в зазорі між півмуфтами). Екран так і за рахунок вихрових струмів, що наводяться в дозволяє здійснити герметизацію внутрішнього екрані в зоні повітряного зазору під впливом змін- простору пристрою, що необхідно, наприклад, при ного магнітного поля. Тому при передаванні знач- наявності в ньому агресивного середовища. ної механічної потужності нагрів матеріалу екрана

Додаткові магніти на фіг. 1 встановлені в тор- в зоні повітряного зазору може перевищити допус- цевій зоні муфти. Для ще більшого посилення ма- тимий рівень. Для покращення охолодження цієї гнітного поля необхідно також додатково встано- зони на дисковій частині зовнішньої півмуфти 16 вити постійні магніти між основними полюсами на фіг. 5 доцільно зробити повітряні отвори 19 та кожної півмуфти, як це показано на фіг. 2. Тут по- встановити вентиляційні лопатки 20. Тоді при обе- казані додаткові магніти 14, що розміщені на внут- ртанні зовнішньої півмуфти буде утворюватися рішній півмуфті, та додаткові магніти 15 на зовніш- повітряний потік, напрям якого показаний стрілка- ній півмуфті. Ці магніти намагнічені у ми 21. Цей потік буде проходити у зазорі муфти тангенціальному напрямку (показано стрілками на вздовж герметичного екрана 13. Це призведе до фіг. 2), їх полярність чергується та разом з основ- його охолодження та дозволить забезпечити на- ними магнітами вони створюють багатополюсну дійну роботу магнітної муфти. магнітну систему з посиленим магнітним полем у Запропонована магнітна муфта працює насту- повітряному зазорі муфти. пним чином. Коли ведучий вал муфти 1, приєдна-

Магнітне зчеплення між двома півмуфтами ний, наприклад, до вала двигуна внутрішнього буде ще більш посилене, якщо на дисковій частині згорання, обертається, то обертається і внутрішня зовнішньої півмуфти (див. фіг 3, поз. 16) встанови- півмуфта. Ця півмуфта за допомогою пропонова- ти додаткову парну кількість постійних магнітів 17 ної багатополюсної магнітної системи має посиле- з полярністю, що чергується, та намагнічені в ний магнітний зв'язок із зовнішньою півмуфтою, що осьовому напрямку. Ці магніти будуть притягува- здійснюється саме за допомогою додаткових пос- тися до торцевих магнітів на внутрішній півмуфті б тійних магнітів, встановлених на обох півмуфтах. і 11 та створювати додаткову магнітну силу, що Це обумовить передачу збільшеного магнітного призведе до збільшення механічної потужності моменту та механічної потужності на ведений вал магнітної муфти. 7. Максимальна механічна потужність, що може

При наявності агресивного середовища в зоні бути передана такою муфтою, залежить саме від внутрішньої півмуфти використовують екран із рівня магнітного поля в її зазорі. А за рахунок до- немагнітного матеріалу 13 на фіг. 4, який ізолює даткових магнітів це поле буде значно посилене. цю зону від зовнішнього середовища. В той же час Дане технічне рішення проходить випробуван- необхідно також захистити постійні магніти, що ня на дослідному зразку магнітної муфти у лабо- знаходяться на внутрішній півмуфті, від шкідливо- раторних умовах. го впливу цього агресивного середовища. Для цьо- Джерела інформації: го постійні магніти, що розміщені на внутрішній 1. Ганзбург Л. Б. Проектирование злектромаг- півмуфті, разом з магнітопроводом необхідно роз- нитньїх и магнитньїх механизмов. - Л., 1980, 230 с.

1 - ЕЕ -.

КЗ ті НУ х к й ї осн нн й х І вний - ех т

ТЖЕОХКХ т ї х 5 ше З х Енн НЕ ти х ов сн нн и В жк ни ЕН й іа нн ШИНУ ЗАТІХ сін зі КЕ фе

ДИ се й нн ї м:

На | Б НИ - З пор и І ШКОДИ нан ШЕУ щ-

Ми, її кЯ

МЕКЕ Е і с шою ДДТ ШЕ ні ж нн ВН ШИК они зи ой Кшеншии Пий 5 в о а ШЕ 7 Мр У

З ди В КВ ИОКВ ГНУ : ТИ мання ЯН водою

Ходямннннн стен нй ї ї. г й На дрення се

Е о ув пли лот пет уся що що ге ещ за нн

Поет ооо зи ИЙ Зк І і ТЕ ВЕ КК Я ІЗ ч- х ПК Ки й Ре 55 КИЕВ ті І а Я

Фіг.

Я Тож - о п ДИ « ет : мае ей й Х с Ши ЕЕ:

ІЗ Ше Н Я 2 Меч І 4

Ян з ЩЕ я сих ен ве дих о: и Да а я от ж 15

ЦП ач ой ий іс

Й ре Я х Ь м К. пе о шо й п и ОДН й Ух х

Ой м Ши он у ; х У у й й Мен ОВ га з (4 я КЙ ра Яолих, І а і: З х що г Ки а ї - Кк й їх СУ є й лан и НН г я а хо 5

В ї Кажу чи х г

Н ма и м 7 І в чх ек М

Ї а ДЛЯ Н М с х

В ї ий : я ех х х ї з її А--А Я М от У і ; і Дорн ї ит Кі х т

І: Е й 2 ї ї х і Н І і і Н 1 1 ї і Н ! ; х КІ ї Й ! Боуук В Е : і-ї З ння і ни ин пс ши п в кн и ко ) і і СП і і і !

Н ї 1 і : Ні і: їх :

ІЗ і х їх ях ма ї і: їх ї ех : у КА. 7 Н ї у не М У, СИ доня ; ; и ша Че ; Ер а Я

КОХ а: а і х хо хо я "в Прут г нт й 7 Ї 5 чи ши а І І а ї "чик оо дише ва а у ; ша не ода й Я х З Е і Ї Пра а ли ни х КЕ 7 рі я і га у и у я ; ! р с х -к й кое - о в й ди й с нини ши 7 т Н в й тд і С й ек г. й : ден

Дно в нотних

Я

Я

Фіг. 2 опо ввваскУ

Гео Мн Я о Ек

ОК Я ГУ ЕН а х. Ге

Я ГКІ і ГК т ІЗ у. с. 4 Мох ії : Уест екткк тих ще Хо нення ек ї з кни чим Е пі іі З і зі Н

ЕД ї х З те

М ОНИ --3 м ЗВ ми ет Код кош Се

КЕ Бі які овж ую ол ія в жи жи ШК тиж ОД ля офис тс же ти. АЮ и мм м ги САМ з. о нев Ли лит :

БО (ЩО

КОМ | Н ше рвав т яко,

Кодбнснння ча у | о дина Тк М З ГЕ кни ни Я і

Ман Ї Боб

Пн г ко ее пе кенннннннн М о огодетенеттет тд текчкннтнякня

ЯН, З х поннин я хх Гете у БЕКОН 1 ке ще кине в 1 І ще ІВ р 73: ри ша и ння ПО и ВИ Ж л ЕВ ї 1 з п - сан КЕШ ке кі і іч : ' сито Жено ти 1 шо ОН :

НК В рі

ПК

ПАНИ КВ і ;

ИН я ВН. ннтнінннінтнннннн нин пн ами СОС Др нттнтттних

КО 1:

КК ЕЕ

ОО | 1 м м ні дивини : : ! виш и

З В

ОД ЩЕ оон ве НИ Е опи о в ВУ

Янг, в

13 снення ! з шій ТЕО рен КМ ши. Е ї- рани ши и на зи ж Ї и с З Ро варто «5 м в НИ В НС де, нний соком ЕВ Я одини Мн; г ПОТ и ве я ше; соолюеняя ВИШИТА ен пн й І Шен косяк тк які і рДИЙ Я тя а ин ГГ. шу ще їх ан ни ее ОК Кі їй по ТТ Ї

Боккаляляуєюєєтнят тисни А

Янг. 5

Комп'ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 23 прим.

Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601