ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МУФТАХ СКОЛЬЖЕНИЯ
1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Простейшая электромагнитная муфта скольжения состоит из двух вращающихся частей, разделенных воздушным зазором, из которых одна присоединена к приводному двигателю, вторая — к рабочему механизму. Передача вращающего момента с ведущей части на ведомую осуществляется вследствие их электромагнитного взаимодействия. Ведущая и ведомая части муфты образуют замкнутую магнитную систему, наибольшая часть магнитопровода которой выполняется из ферромагнитных материалов и содержит одну или несколько обмоток возбуждения, питаемых постоянным током.
Одна часть магнитной системы имеет в воздушном зазоре зубцы, выполняющие роль полюсов, и является индуктором, вторая часть, не имеющая зубцов, служит якорем. При относительном вращении возбужденного индуктора и якоря последний пересекается переменным магнитным потоком, индуцирующим переменные ЭДС и вихревые токи, взаимодействие которых с потоком полюсов создает вращающий момент, увлекающий ведомую часть за ведущей. В данном случае массивный якорь муфты выполняет одновременно роль магнитопровода и электропроводящего элемента.
На рис. 1.1 показаны схемы магнитных систем муфт индукторного и панцирного типов со скользящим токоподводом. Линиями со стрелками обозначены направления средних линий магнитной индукции для каждой пары зубцов-полюсов.
В индукторной муфте (рис. 1.1,а) зубцы расположены двумя рядами, между которыми размещена кольцевая обмотка возбуждения. Зубцы каждого ряда имеют одинаковую полярность, поэтому такую конструкцию называют также одноименнополюсной. Магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, проходит через зубцы одной полярности и воздушный зазор в якорь. Магнитные линии направлены по оси якоря.
Рис. 1.1.. Схемы магнитных систем индукторной (а) и панцирной (б) муфт со скользящим токоподводом:
1 — якорь; 2 — обмотка; 3 — индуктор; 4 — контактное кольцо
Магнитный поток через зазор и зубцы другой полярности замыкается по индуктору. В воздушном зазоре и поверхностном слое якоря на участках зубцов нормальная составляющая индукции имеет наибольшее значение, а на участках пазов — наименьшее, поэтому по переменной составляющей индукции пазы выполняют роль полюсов противоположной полярности. Переменная составляющая индукции имеет максимальное значение на активной поверхности якоря, обращенной к индуктору. На определенной глубине массива якоря она равна нулю, так как линии магнитной индукции распределяются равномерно то окружности якоря. Межзубцовые пазы индуктора бывают прямоугольной формы, трапециевидными или полукруглыми.
Панцирная муфта (рис. 1.1,б) имеет клювообразные (называемые также «когтеобразные») зубцы на одной половине индуктора, которые входят в пазы второй половины, образуя полюса чередующейся полярности. В отличие от индукторной муфты в панцирной муфте поток каждой пары зубцов направлен по окружности якоря, а нормальная составляющая индукции в зазоре и поверхностном слое якоря при переходе от одного зубца к другому меняет знак. Как и в индукторной муфте, переменная составляющая индукции, нормальная к активной поверхности якоря, с удалением от этой поверхности снижается.
Вихревые токи, индуктируемые в якоре переменным магнитным потоком, имеют частоту, пропорциональную числу зубцов индуктора и относительной частоте вращения индуктора и якоря.
Рис. 1.2. Расположение полюсов и контуров вихревых токов на развертках якорей муфт:
а — индукторной с рядным размещением полюсов; б — индукторной с шахматным размещением полюсов; в — панцирной; г — явнополюсной
Явление поверхностного эффекта приводит к вытеснению токов в поверхностный слой якоря, называемый активным слоем. С повышением частоты вихревых токов глубина активного слоя якоря, в котором происходят электромагнитные процессы, уменьшается.
Вихревые токи создают поток реакции якоря, который, взаимодействуя с магнитным потоком индуктора, образует результирующий поток.
На рис. 1.2 показаны различные формы зубцов-полюсов со стороны их рабочей поверхности, обращенной к якорю, и контуры вихревых токов. Под полюсами линии вихревых токов направлены аксиально, а в торцовых частях якорей — перпендикулярно к ним. Для обеспечения необходимого сечения якоря как электропроводящего элемента его торцовые части делаются выступающими в аксиальном направлении за пределы полюсов. В индукторных муфтах роль торцовой части для токов выполняет также средняя часть якоря, размещенная над обмоткой возбуждения.
При рядном расположении зубцов эта средняя часть должна не менее чем вдвое превышать торцовые лобовые части, а при шахматном расположении может быть уменьшена, так как контуры вихревых токов над зубцами разной полярности могут объединяться.
В связи с тем, что междузубцовые пазы каждой половины индуктора по переменной составляющей индукции аналогичны полюсам противоположной полярности, полюсное деление τ вдвое меньше зубцового деления (шага зубцов) tz. В индукторных муфтах активная длина якоря равна удвоенной длине зубцов, при чередующейся полярности полюсов — их длине U.
