如下圖所示為
轉(zhuǎn)差式電磁離合器的原理。在主動軸上裝有用高磁導率材料制成的圓筒1,習慣上稱作電樞(或在其內(nèi)壁上開槽嵌入短路繞組),從動軸上裝有勵磁線圈5和兩個帶齒的磁性盤2、3,永磁盤與電樞之間留有0.25~0.3mm間隙。未通電時,主動軸回轉(zhuǎn),從動軸不動;如通過滑環(huán)與電刷4向勵磁線圈導入直流電時,就產(chǎn)生力中虛線所示的閉合磁通(主磁通),此時由于電樞與磁場的相對運動,電樞切割磁場,產(chǎn)生渦電流(如為短路繞組則產(chǎn)生感應(yīng)電流),此電流產(chǎn)生一個脈動的電樞反應(yīng)磁場,它與主磁通聯(lián)合產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動從動軸向向回轉(zhuǎn)。但主、從動軸間存在的轉(zhuǎn)速差,故稱
轉(zhuǎn)差式電磁離合器,國外叫做
渦流離合器。
由于勵磁線圈位置與磁路結(jié)構(gòu)不同,可有多種不同的類型。如下圖所示是用于
電動機連接的具體實例。它由兩個基本部分組成,電樞和磁極。電樞7為一筒形零件,安裝在
電動機8的軸上,以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。磁極5固定在輸出軸1上,磁極的形狀如同矩形齒
齒輪。勵磁線圈4繞在導磁體3(定子)上靜止不動。當電流通入線圈時,圍繞線圈產(chǎn)生強磁場,磁力線由線圈通過工作氣隙,引導到磁極,進入轉(zhuǎn)子部件后返回線圈,形成封閉磁路。由于磁極是多個矩形凸極,表明磁場呈周期性變化,電樞相對磁極回轉(zhuǎn),在交變磁場中感應(yīng)出環(huán)繞電流(渦電流)。該感應(yīng)電流方向垂直于磁力線產(chǎn)生反磁場。渦流磁場與磁極磁場相互作用帶動磁極和輸出軸轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)矩的大小可用下式表示。
式中 Ft——渦流與磁極磁場的周向作用力,N;
D——轉(zhuǎn)子的有效直徑,m;
Pm——磁極對數(shù);
B——磁感應(yīng)強度,T;
l——轉(zhuǎn)子有效長度,m;
zp——一個磁極下的等效阻抗,Ω;
n1、n2——主、從動軸的轉(zhuǎn)速,r·min-1。
由上式可見,這種
離合器工作時,主、從部分必須存在某一轉(zhuǎn)速差才有轉(zhuǎn)矩傳遞。轉(zhuǎn)矩大小取決于磁場強度和轉(zhuǎn)速差。勵磁電流保持不變,轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩增加而劇烈下降;轉(zhuǎn)矩保持不變,勵磁電流減少,轉(zhuǎn)速減少得更加嚴重。
轉(zhuǎn)差式電磁離合器由于主、從動部件間無任何機械連接,無磨損消耗,無磁粉泄漏,無沖擊,調(diào)整勵磁電流可以改變轉(zhuǎn)速,作無級變速器使用,這是它的優(yōu)點。該離合器的主要缺點是轉(zhuǎn)子中的渦流會產(chǎn)生熱量,該熱量與轉(zhuǎn)速差成正比。低速運轉(zhuǎn)時的效率很低,效率值為主、從動軸的轉(zhuǎn)速比,即η=n2/n1。
永磁式
這種
離合器是用永磁替代電磁,隨著高能磁體的出現(xiàn),磁體如電池一樣便于攜帶,無需滑環(huán)裝置。對于各種輕型和現(xiàn)代張力控制,永磁式離合器是最佳選擇。尤其是它的高精度、長壽命與小尺寸,在音頻、視頻與數(shù)字計算帶上得到應(yīng)用,國外已有許多產(chǎn)品。如下圖所示的一種盤形永磁轉(zhuǎn)差式離合器,環(huán)形或扇形永磁體3安裝在軛鐵(導磁材料)4上,它的對面是2~5mm厚的銅盤2,銅盤后面安裝軟鐵盤1(厚2~6mm)。多極永磁盤主動旋轉(zhuǎn),在氣隙中產(chǎn)生變化的磁場,使從動盤產(chǎn)生大量的渦電流,主動盤旋轉(zhuǎn)愈快,渦電流愈多,阻抗也愈大,傳遞轉(zhuǎn)矩也大。下表列出3種不同相對轉(zhuǎn)速、3種不同氣隙下測得的轉(zhuǎn)矩。
盤形永磁式轉(zhuǎn)差離合器基本參數(shù)和主要尺寸 /mm
|
公稱轉(zhuǎn)矩/N·cm |
相對速度
/r·min-1 |
D1 |
d1 |
h1 |
D |
H |
D2 |
d2 |
h2 |
h3 |
|
Lg=0.5 |
Lg=1.0 |
Lg=2.0 |
|
1.0 |
0.8 |
0.6 |
500 |
41 |
24 |
8 |
50 |
9.5 |
50 |
6.4 |
2 |
2 |
|
2.0 |
1.6 |
1.1 |
1000 |
|
2.8 |
2.2 |
1.5 |
1500 |
|
4.9 |
3.8 |
2.5 |
500 |
53 |
23 |
8 |
63 |
10 |
63 |
8.4 |
2 |
2 |
|
9.3 |
7.5 |
5 |
1000 |
|
13 |
10.5 |
7 |
1500 |
|
26 |
19 |
14 |
500 |
68 |
32 |
10 |
80 |
13 |
80 |
8.4 |
2 |
3 |
|
47 |
35 |
25 |
1000 |
|
59 |
47 |
35 |
1500 |
|
75 |
56 |
42 |
500 |
84 |
32 |
12 |
100 |
16 |
100 |
10.5 |
2 |
3 |
|
130 |
100 |
75 |
1000 |
|
160 |
120 |
93 |
1500 |
|
135 |
110 |
75 |
500 |
85 |
32 |
10 |
100 |
13 |
100 |
10.5 |
3 |
4 |
|
150 |
150 |
105 |
750 |
|
200 |
175 |
125 |
1000 |
|
140 |
120 |
90 |
500 |
100 |
50 |
15 |
125 |
20 |
125 |
10.5 |
3 |
4 |
|
190 |
170 |
130 |
750 |
|
230 |
210 |
155 |
1000 |
|
450 |
380 |
300 |
500 |
124 |
56 |
16 |
150 |
24 |
150 |
13 |
3 |
4 |
|
500 |
500 |
400 |
750 |
|
650 |
580 |
470 |
1000 |
|
600 |
520 |
400 |
500 |
140 |
70 |
21 |
165 |
27 |
165 |
13 |
3 |
4 |
|
760 |
670 |
510 |
750 |
|
800 |
700 |
530 |
1000 |
|
1300 |
1100 |
650 |
500 |
140 |
180 |
10 |
160 |
16 |
150 |
25 |
4 |
6 |
|
1500 |
1300 |
850 |
750 |
|
1600 |
1400 |
950 |
1000 |
|
1030 |
870 |
670 |
500 |
180 |
80 |
20 |
195 |
28 |
195 |
45 |
3 |
4 |
|
1300 |
1150 |
870 |
750 |
|
1400 |
1200 |
900 |
1000 |
|
2300 |
2200 |
1800 |
500 |
214 |
68 |
21 |
230 |
27 |
230 |
56 |
4 |
5 |
|
2500 |
2300 |
1900 |
750 |
|
2600 |
2400 |
2000 |
1000 |
永磁轉(zhuǎn)差式離合器適于恒轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)工作。用高級PLC連接或控制系統(tǒng)來控制離合器的速度,實現(xiàn)薄膜或其他產(chǎn)品的張力控制。更重要的是容易改變不同產(chǎn)品的拉伸形狀,最佳速度可以得到最佳張力。