Электромагнитный тормоз

Электромагнитные тормоза или ЭМ-тормоза используются для замедления или остановки транспортных средств с использованием электромагнитной силы для создания механического сопротивления (трения). Первоначально их называли электромеханическими тормозами, но с годами название изменилось на «электромагнитные тормоза», имея в виду метод их приведения в действие, который обычно не имеет отношения к современным электромеханическим тормозам . С тех пор, как они стали популярными в середине 20-го века, особенно в поездах и трамваях , разнообразие применений и конструкций тормозов резко возросло, но основная работа осталась прежней.

И электромагнитные тормоза, и вихретоковые тормоза используют электромагнитную силу, но электромагнитные тормоза в конечном итоге зависят от трения, тогда как вихретоковые тормоза используют непосредственно магнитную силу.

Приложения

В локомотивах механическая связь передает крутящий момент на электромагнитный тормозной компонент.

В трамваях и поездах используются электромагнитные путевые тормоза , в которых тормозной элемент прижимается к рельсу под действием магнитной силы . Их отличают от механических путевых тормозов, у которых тормозной элемент механически прижимается к рельсу.

Электродвигатели в промышленности и робототехнике также используют электромагнитные тормоза.

Недавние инновации в конструкции привели к применению электромагнитных тормозов в самолетах. ^[1] В этом случае комбинация двигатель/генератор используется сначала в качестве двигателя для разгона шин до скорости перед приземлением, тем самым уменьшая износ шин, а затем в качестве генератора для обеспечения рекуперативного торможения . ^[1]

Типы

Односторонний тормоз

Тормоз с фрикционными дисками использует одну фрикционную поверхность для зацепления входного и выходного элементов сцепления. Односторонние электромагнитные тормоза составляют примерно 80% всех силовых тормозов.

Выключить тормоз

Комплект тормозных пружин электромагнитного отключения питания

Тормоза с отключением питания останавливают или удерживают нагрузку, когда электропитание случайно или намеренно отключено. Раньше некоторые компании называли их «отказоустойчивыми» тормозами. Эти тормоза обычно используются на электродвигателе или рядом с ним. Типичные области применения включают робототехнику, стояночные тормоза для шариковых винтов оси Z и тормоза серводвигателей. Тормоза доступны с разными напряжениями и могут иметь ступицы со стандартным люфтом или без люфта. Несколько дисков также можно использовать для увеличения тормозного момента без увеличения диаметра тормоза. Существует 2 основных типа стояночного тормоза. Первый — пружинные тормоза. Второй — тормоза с постоянными магнитами.

Пружинный тип . Когда на тормоз не подается электричество, пружина давит на нажимной диск, сжимая фрикционный диск между внутренним нажимным диском и внешней накладкой. Эта сила трения зажима передается на ступицу, которая установлена на валу.

Тип с постоянным магнитом . Стояночный тормоз с постоянным магнитом очень похож на стандартный электромагнитный тормоз с механическим приводом. Вместо того, чтобы сжимать фрикционный диск с помощью пружин, он использует постоянные магниты для притягивания одностороннего якоря. Когда тормоз задействован, постоянные магниты создают магнитные линии магнитного потока, которые, в свою очередь, могут притягивать якорь к корпусу тормоза. Чтобы отключить тормоз, на катушку подается питание, которое создает переменное магнитное поле, которое нейтрализует магнитный поток постоянных магнитов.

Оба тормоза при выключенном питании считаются включенными, когда на них не подается питание. Обычно от них требуется удерживаться или останавливаться самостоятельно в случае потери питания или отсутствия питания в цепи машины. Тормоза с постоянными магнитами имеют очень высокий крутящий момент для своего размера, но также требуют контроля постоянного тока для компенсации постоянного магнитного поля. Пружинные тормоза не требуют регулирования постоянного тока, в них может использоваться простой выпрямитель, но они имеют больший диаметр или потребуют комплектации фрикционных дисков для увеличения крутящего момента.

Тормоз частиц

Магнитопорошковые тормоза по своей конструкции уникальны среди других электромеханических тормозов благодаря широкому диапазону рабочего крутящего момента. Как и в электромеханическом тормозе, зависимость крутящего момента от напряжения практически линейна; однако в магнитопорошковом тормозе крутящий момент можно контролировать очень точно (в пределах рабочего диапазона оборотов устройства). Это делает эти устройства идеально подходящими для задач контроля натяжения, таких как намотка проволоки, фольга, пленка и контроль натяжения ленты. Благодаря быстрому реагированию их также можно использовать в приложениях с большим циклом работы, таких как считыватели магнитных карт, сортировочные машины и этикетировочное оборудование.

Магнитные частицы (очень похожие на железные опилки) расположены в полости порошка. Когда к катушке подается электричество, возникающий магнитный поток пытается связать частицы вместе, почти как каша из магнитных частиц. По мере увеличения электрического тока связывание частиц становится сильнее. Тормозной ротор проходит через эти связанные частицы. Выходной корпус корпуса жестко прикреплен к некоторой части машины. Когда частицы начинают связываться друг с другом, на роторе создается сила сопротивления, замедляющая и в конечном итоге останавливающая выходной вал.

Гистерезисный силовой тормоз

Устройства с электрическим гистерезисом имеют чрезвычайно широкий диапазон крутящего момента. Поскольку этими устройствами можно управлять дистанционно, они идеально подходят для испытательных стендов, где требуется переменный крутящий момент. Поскольку крутящий момент минимален, эти устройства обеспечивают самый широкий диапазон крутящего момента среди всех продуктов с гистерезисом. Большинство применений, в которых используются блоки гистерезиса с питанием, требуются для испытательных стендов.

Когда к полю прикладывается электричество, оно создает внутренний магнитный поток. Затем этот поток передается в диск гистерезиса (который может быть изготовлен из AlNiCo ). сплава ^[2]), проходя через поле. Диск гистерезиса прикреплен к тормозному валу. Магнитное сопротивление гистерезисного диска обеспечивает постоянное сопротивление или возможную остановку выходного вала.

Когда электричество отключается от тормоза, диск гистерезиса может свободно вращаться, и между любым из элементов не передается никакая относительная сила. Следовательно, единственный крутящий момент, наблюдаемый между входом и выходом, — это сопротивление подшипника.

Многодисковый тормоз

Несколько дисковых тормозов используются для обеспечения чрезвычайно высокого крутящего момента в небольшом пространстве. Эти тормоза можно использовать как влажные, так и сухие, что делает их идеальными для работы в многоскоростных коробках передач, станках или внедорожном оборудовании.

Электромеханические дисковые тормоза работают посредством электрического привода, но передают крутящий момент механически. Когда электричество подается на катушку электромагнита, магнитный поток притягивает якорь к поверхности тормоза. При этом он сжимает внутренний и внешний фрикционные диски вместе. Ступица обычно устанавливается на вращающийся вал. Корпус тормоза прочно закреплен на раме машины. При сжатии дисков крутящий момент передается от ступицы на раму машины, останавливая и удерживая вал.

Когда электричество отключено от тормоза, якорь может свободно вращаться вместе с валом. Пружины удерживают фрикционный диск и якорь на расстоянии друг от друга. Нет контакта между тормозными поверхностями и минимальное сопротивление.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Патент США 7237748 , Стивен Салливан, «Метод шасси и устройство для торможения и маневрирования», выданный 3 июля 2007 г., передан Delos Aerospace.
^ «Дом – Тиссенкрупп Магниттехник» .

[Sullivan-1] Перейти обратно: ^а ^б Патент США 7237748 , Стивен Салливан, «Метод шасси и устройство для торможения и маневрирования», выданный 3 июля 2007 г., передан Delos Aerospace.

[2] «Дом – Тиссенкрупп Магниттехник» .

[1]

[2]