Синхронные муфты применяются в приводах, работающих длительное время с наибольшей скоростью. При этом ведущий и ведомый валы муфты имеют одинаковую угловую скорость, а потери скольжения отсутствуют. При работе со скольжением синхронная муфта создает асинхронный момент, который обычно используется лишь в пусковых процессах, так как механическая характеристика имеет форму, не обеспечивающую устойчивых статических режимов работы со скольжением без автоматического регулирования возбуждения. Кроме того, синхронные муфты при работе со скольжением развивают меньший вращающий момент, чем муфты с массивным якорем.
На рис. 1.7 показаны с торцовой стороны магнитные системы синхронных муфт индукторного и панцирного типов. Полюсные системы выполняются аналогично ранее рассмотренным (см. рис. 1.1), а якорь имеет на рабочей поверхности зубцы, равные по размерам и шагу зубцам индуктора. В индукторной муфте количество зубцов якоря равно числу зубцов одной полярности, в панцирной — полному числу зубцов.
В междузубцовых пазах якоря размещены электропроводящие стержни, полностью заполняющие пазы и соединенные на торцах короткозамыкающими кольцами. В индукторной муфте с рядным расположением зубцов (см. рис. 1.2,а) короткозамыкающее кольцо должно быть также в средней части якоря. Зубцы панцирной муфты имеют прямоугольную форму обращенных к якорю поверхностей, совпадающую с формой зубцов якоря.
Рис. 1.7. Магнитные системы асинхронно-синхронных муфт индукторного (а) и панцирного (б) типов:
1 — якорь; 2 — стержень короткозамкнутой обмотки; 3 — индуктор
Электропроводящие стержни и торцовые кольца якоря образуют короткозамкнутую обмотку, создающую момент муфты при работе со скольжением. При зубчатом якоре этот момент снижается по сравнению с моментом при массивном якоре из-за пульсации магнитного потока, вызываемой изменением магнитной проводимости системы, зависящей от положения зубцов индуктора относительно зубцов якоря.
При синхронной работе муфты на холостом ходу оси зубцов-полюсов индуктора и якоря совпадают, как показано на рис. 1.7. В данном, положении зубцов магнитная проводимость системы максимальна. С ростом момента нагрузки возрастают угол между осями зубцов индуктора и якоря и тангенциальная составляющая силы магнитного притяжения зубцов друг к другу. Синхронный момент достигает наибольшего значения при критическом угле сдвига зубцов, близком к значению, соответствующему половине ширины зубца. Превышение этого момента приводит к выпадению муфты из синхронизма и разгрузке двигателя и. механизма, вследствие чего синхронная муфта является эффективным средством защиты привода от перегрузок.
На рис. 1.8 показана бесконтактная магнитная система синхронной муфты, обеспечивающая асинхронный режим работы без короткозамкнутой обмотки [70], В отличие от рассмотренных систем вращающиеся части муфты имеют зубцы различной ширины, чередующиеся друг с другом. При расположении одинаковых зубцов вращающихся частей друг против друга муфта работает в синхронном режиме. Во время работы со скольжением зубцы вращающихся частей перемещаются относительно друг друга, и в периоды времени, когда узкие зубцы одной вращающейся части проходят под широкими зубцами другой, последняя выполняет роль массивных якорей, создавая асинхронный момент. В эти периоды времени пульсация магнитного потока отсутствует, а муфта имеет удвоенное количество рабочих участков вращающихся частей, в которых создаются вихревые токи.
Рис. 1.8. Магнитная система бесконтактной асинхронно-синхронной муфты с зубцами различной ширины:
1 — неподвижный магнитопровод; 2 — обмотка; 3 и 4 — якоря
Лишь при совпадениях узких зубцов вращающихся частей с пазами имеют место периодические провалы магнитного потока. Эти провалы могут быть сглажены размещением на некоторых зубцах короткозамкнутых витков или поворотом на некоторый угол одной половины вращающейся части относительно другой, хотя во втором случае снизится момент в синхронном режиме. Система имеет хорошие условия охлаждения, так как потери скольжения выделяются в двух половинах каждой вращающейся части, пазы которых являются вентиляционными каналами.
