Электромагнитный тормоз - Electromagnetic brake

Электромагнитные тормоза (также называемый электромеханические тормоза или же EM тормоза) замедлить или остановить движение с помощью электромагнитный сила для приложения механического сопротивления (трение). Первоначально они назывались «электромеханические тормоза», но с годами название изменилось на «электромагнитные тормоза», ссылаясь на способ их срабатывания. Став популярным в середине 20 века, особенно в поезда и трамваи, разнообразие приложений и тормозить количество конструкций резко увеличилось, но основные операции остались прежними.

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

Приложения

В локомотивах механическая связь передает крутящий момент к компоненту электромагнитного торможения.

Трамваи и поезда используют электромагнитные гусеничные тормоза где тормозной элемент прижимается магнитной силой к рельс. Их отличают от механический гусеничные тормоза, в которых тормозной элемент механически прижимается к рельсу.

Электродвигатели в промышленных и робототехнических установках также используют электромагнитные тормоза.

Последние конструкторские инновации привели к применению электромагнитных тормозов в самолетах.^[1] В этом приложении комбинированный двигатель / генератор используется сначала в качестве двигателя для раскрутки шин до скорости перед приземлением, что снижает износ шин, а затем в качестве генератора для обеспечения рекуперативного торможения.^[1]

Типы

Односторонний тормоз

А-3 Электромагнитный тормоз

Тормоз с фрикционным диском использует единственную поверхность трения, чтобы зацепить входной и выходной элементы сцепления. Односторонние электромагнитные тормоза составляют примерно 80% всех тормозных систем с механическим приводом.

Выключите тормоз

Комплект пружин тормоза выключения электромагнитного питания

Выключенные тормоза останавливают или удерживают нагрузку при случайном отключении или преднамеренном отключении электроэнергии. В прошлом некоторые компании называли их «отказоустойчивыми» тормозами. Эти тормоза обычно используются на электродвигателе или рядом с ним. Типичные области применения включают робототехнику, стопорные тормоза для шарико-винтовой пары оси Z и тормоза серводвигателя. Тормоза доступны с несколькими напряжениями и могут иметь ступицы со стандартным люфтом или без люфта. Также можно использовать несколько дисков для увеличения тормозного момента без увеличения диаметра тормоза. Есть 2 основных типа удерживающих тормозов. Первый - это пружинные тормоза. Второй - это тормоза с постоянными магнитами.

Тип пружины - Когда на тормоз не подается электричество, пружина нажимает на прижимную пластину, сжимая фрикционный диск между внутренней прижимной пластиной и внешней крышкой. Эта сила трения передается на ступицу, установленную на валу.

Тип постоянного магнита - Стояночный тормоз с постоянным магнитом очень похож на стандартный электромагнитный тормоз с силовым приводом. Вместо того, чтобы сжимать фрикционный диск с помощью пружин, он использует постоянные магниты для притяжения одноточечного якоря. Когда тормоз включен, постоянные магниты создают магнитные линии 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 с отключенным питанием считаются включенными, если на них не подается питание. Обычно они должны удерживать или останавливаться в одиночку в случае потери мощности или когда мощность недоступна в цепи машины. Тормоза с постоянными магнитами обладают очень высоким крутящим моментом для своего размера, но также требуют постоянного контроля тока для компенсации постоянного магнитного поля. Пружинные тормоза не требуют контроля постоянного тока, они могут использовать простой выпрямитель, но имеют больший диаметр или для увеличения крутящего момента потребуются установленные друг на друга фрикционные диски.

Тормоз твердых частиц

Магнитный тормоз частиц

Тормоза с магнитными частицами по своей конструкции отличаются от других электромеханических тормозов благодаря широкому диапазону рабочего крутящего момента. Как и в электромеханическом тормозе, крутящий момент к напряжению почти линейный; однако в тормозе с магнитными частицами крутящий момент можно регулировать очень точно (в пределах рабочего диапазона оборотов устройства). Это делает эти устройства идеально подходящими для приложений контроля натяжения, таких как контроль натяжения проволоки, фольги, пленки и ленты. Благодаря быстрому реагированию они также могут использоваться в приложениях с большим циклом, таких как считыватели магнитных карт, сортировочные машины и этикетировочное оборудование.

Магнитные частицы (очень похожие на железные опилки) находятся в полости для порошка. Когда к катушке подается электричество, возникающий магнитный поток пытается связать частицы вместе, почти как слякоть магнитных частиц. По мере увеличения электрического тока связь частиц усиливается. Тормозной ротор проходит через эти связанные частицы. Вывод корпуса жестко крепится к какой-то части машины. Когда частицы начинают связываться друг с другом, на роторе создается сила сопротивления, которая замедляет и в конечном итоге останавливает выходной вал.

Гистерезисный силовой тормоз

Электромагнитный гистерезисный силовой тормоз

Блоки с электрическим гистерезисом имеют чрезвычайно широкий диапазон крутящего момента. Поскольку этими блоками можно управлять дистанционно, они идеально подходят для испытательных стендов, где требуется переменный крутящий момент. Поскольку крутящий момент сопротивления минимален, эти устройства предлагают самый широкий доступный диапазон крутящего момента среди всех гистерезисных продуктов. Большинство применений, связанных с устройствами гистерезиса с питанием, требуют испытательных стендов.

Когда к полю приложено электричество, он создает внутренний магнитный поток. Этот поток затем передается на диск гистерезиса (который может быть сделан из AlNiCo сплав^[2]) проходящих через поле. Диск гистерезиса прикреплен к тормозному валу. Магнитное сопротивление гистерезисного диска допускает постоянное сопротивление или возможную остановку выходного вала.

Когда электричество снимается с тормоза, диск гистерезиса может свободно вращаться, и никакая относительная сила не передается между любым элементом. Следовательно, единственный момент, наблюдаемый между входом и выходом, - это сопротивление подшипника.

Многодисковый тормоз

Электромагнитный многодисковый тормоз

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

Электромеханические дисковые тормоза работают от электрического привода, но передают крутящий момент механически. Когда на катушку электромагнита подается электричество, магнитный поток притягивает якорь к торцу тормоза. При этом он сжимает вместе внутренний и внешний фрикционные диски. 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.