Торцовый волновой электродвигатель

 

Использование: в автоматизированном электроприводе. Сущность изобретения:. статор содержит торцовые полюса 1 с катушками многофазной обмотки. Ярмо выполнено из двух концентричных колец 4 и 5 с постоянным магнитом 6 между ними. Кольцо 4 сопряжено с торцами нечетных полюсов 1, а кольцо 5 - с торцами четных полюсов. При последовательном переключении катушек 3 будет перемещаться зона деформации ротора и следовательно зона зубчатого зацепления гибкого колеса 9 с зубьями жесткого колеса корпуса 2. Вследствие редукции в зубчатом зацеплении втулка 13 будет иметь относительно низкую частоту вращения. При отключении питания от катушек 3 магнитопровод 8 ротора за счет постоянного магнита 6 остается притянутым к тем полюсам 1 статора, которые были возбуждены в момент отключения питания. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (s»s Н 02 К 41/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812237/07 (22) 09.04.90 (46) 07.07.92. Бюл. hL 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и роектно-конструкторский и технологический.институт малых электрических машин (72) А.В. Аверьянов, К.П. Зарубин. А.С. Рябинин, А.И.Сорокин. А.Д;Торопов и А.А,Шмелев (53) 621.313.13(088.8) (56) Патент ФРГ М 3043233, кл. Н 02 К 37/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1108579, кл. Н 02 К 41/06, 1983, (54) ТОРЦОВЫЙ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Ь (57) Использование: в автоматизированном электроприводе. Сущность изобретения: Ы, 1746486 А1 статор содержит торцовые полюса 1 с катушками многофазной обмотки. Ярмо выполнено из двух концентричных колец 4 и 5 с постоянным магнитом 6 между ними. Кольцо 4 сопряжено с торцами нечетных полюсов 1, а кольцо 5 — с торцами четных полюсов. При последовательном переключении катушек 3 будет перемещаться зона деформации ротора и следовательно зона зубчатого зацепления гибкого колеса 9 с зубьями жесткого колеса корпуса 2. Вследствие редукции в зубчатом зацеплении втулка 13 будет иметь относительно низкую частоту вращения. При отключении питания от катушек 3 магнитопровод 8 ротора за счет. постоянного. магнита 6 остается притянутым к тем полюсам 1 стато а, кото ые были р р возбуждены в момент отключения питания.

4 з.п, ф-лы, 5 ил.

1746486

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано при создании BollHQBblx электродвигателей с торцовой активной зоной, Известен торцорь,й волновой электродвивигатель, у которого имеется зажимное приспособление, срабатывающее при отключении рабочих электромагнитов двигателя и обеспечивающее фиксацию ротора путем деформации гибкого зубчатого колеса волновой передачи и замыкания последней, Недостатком такой конструкции является сложность, обусловленная необходимостью в дополнительном механизме, а также пониженные надежность .и долговечность из-за постоянной деформации гибкого коле. са при длительном хранении.

Наиболее близким к.изобретению является торцовый волновой электродвигатель, у которого с целью обеспечения фиксации ротора при обесточенных обмотках, ярмо статора выполнено отдельно от его стержней и закреплено на мембране, а на стержнях статора расположены пружины, прижимающие ярмо к специальному диску на роторе.

Недостатками такой конструкции электродвигателя являются сложность, обусловленная наличием мембраны, фрикционной пары ярмо — диск ротора и повышенных конструктивно-технологических требований к ним, а также недостаточная точность и надежность фиксации ротора при обесточенных обмотках, поскольку фрикционная пара допускает проскальзывание, а мембрана не обеспечивает достаточного усилия прижима поверхностей.

Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение точности и надежности фиксации ротора при обесточенном электродвигателе.

Укаэанная цель достигается за счет того, что ярмо статора выполнено из двух концентричных колец из магнитомягкого материала и размещенной между ними магнитной систе ой, при этом одно из колец сопряжено с торцами нечетных, а другое— четных стержней магнитопровода статора, Магнитная система может быть выполнена либо в виде магнитных вставок, одноименные полюса которых сопряжены с одним из колец ярма, а противоположные полюса — с другим, либо в виде кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью.

Кроме того, надежность и долговеч ность электродвигателя можег быть повышена путем исключения деформации гибкого колеса волновой передачи при длительном хранении электродвигателя за счет

55 гофазной обмотки статора. Ярмо выполнено из двух концентричных колец 4 и 5 из магнитомягкого материала и размещенной между ними магнитной системы 6. При этом кольцо 4 сопряжено с торцами нечетных (1 — 3 — 5...) стержней магнитопровода статора, а кольцо 5 — с торцами четных (2 — 4 — 6...) стержней. Ярмо укреплено на торцовой поверхности щита 7. обеспечивающего центрирование его в корпусе и общую жесткость конструкции, Ротор представляет собой набранный из круглых гибких листов магнитопровод 8, Зубчатое гибкое колесо 9 и круглая пластина 10 с кольцевым гофром 11 и прорезями 12 закреплены вместе с магнитоп роводом 8 на втулке 13, связанной с корпусом 2 через подшипники 14, Магнитная система 6 может быть выполнена либо в виде кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью, плотно прилегающего к кольцам 4 и 5 ярма, либо в виде отдельных магнитных вставок (фиг. 2), одноименные полюса которых сопряжены с кольцом 4, а противоположные полюса — с кольцом 5. Для исключения постоянной деформации листов магнитопровода 8 и зубчатого гибкого колеса 9 волновой передачи за счет магнитных сил при длительном хранении электродвигателя, щит 7 может быть выполнен подвижным в аксиальном направлении и снабжен упругим элементом 15 и ограничителем 16 хода.

В случае; если ярмо статора целиком присоединено к торцовой поверхности щита 7 (фиг. 3), между торцовыми поверхностями стержней 1 магнитопровода статора и колец

4 и 5 ярма за счет силы упругого элемента

15 при хранении электродвигателя до установки в обьект образуется зазор д. Если же к торцовой поверхности щита 7 присоединена только магнитная система 6, а кольца 4 и того, что либо ярмо целиком, либо только, магнитная система закреплены на поверхности подвижного в аксиальном направлении щита. снабженного упругим элементом и ограничителем хода, На фиг. 1 показан торцовый волновой электродвигатель, поперечный разрез; на фиг, 2 — вид А на фиг, 1 (с торца на ярмо .статора с магнитной системой, состоящей

10 из отдельных вставок); на фиг. 3 — ярмо статора, закрепленное на подвижном щите; на фиг. 4 — то же; с магнитной системой, закрепленной на подвижном щите.

Статор электродвигателя содержит стержни 1 с торцовыми полюсами, установленные неподвижно в корпусе 2 с нарезанными на нем зубьями жесткого зубчатого колеса волновой передачи. На стержневых сердечниках 1 установлены катушки 3 мно1746486

5 закреплены на полюсах стержней 1 (фиг, 4), под действием упругого элемента 15 щит

7 с магнитной системой 6 отводится от колец 4 и 5 ярма на величину д до упора 16.

Электродвигатель работает следующим образом.

При подключении катушек 3 статора к источнику питания магнитопровод 8 ротора электродвигателя притягивается к возбужденным полюсам 1 статора и обеспечивает зацепление гибкого зубчатого колеса 9 ротора с жестким зубчатым колесом корпуса

2, приводя электродвигатель в рабочее состояние. При отключении питания от катушек 3 статора магнитопровод 8 ротора за счет силы притяжения магнитной системы 6 остается притянутым к тем полюсам 1 статора, которые были возбуждены током в катушках 3 в момент отключения питания.

Магнитный поток при этом замыкается через полюса 1, магнитопровод 8 и кольца 4 и

5 ярма. Благодаря этому, гибкое зубчатое колесо 9 ротора и жесткое зубчатое колесо корпуса. 2 остаются в зацеплении. Тем самым обеспечивается надежная фиксация ротора от проворота под действие вращающего момента со стороны присоединенных к нему внешних неуравновешенных механизмов. Величина фиксирующего момента существенно увеличивается по сравнению с той, которую обеспечивает фрикционный контакт в известном электродвигателе. Под действием вибрации в аксиальном направлении зубья гибкого колеса 9 и жесткого колеса корпуса 2 также обеспечивают более надежную фиксацию ротора в том положении, в.котором он находился в момент отключения питания.

Однако электродвигатель после изготовления может неопределенно долго находиться в условиях хранения до установки в объект и начала эксплуатации. Если при этом магнитопровод 8 ротора и.гибкое зубчатое колесо 9 под действием сил притяжения магнитной системы находятся в. деформированном состоянии, это может отрицательно повлиять на их жесткостные характеристики, так как релаксационные явления в напряженном металле снижают

его упругие свойства. Для исключения такой постоянной деформации элементов электродвигателя при длительном хранении, т.е. в целях дальнейшего повышения его надежности и долговечности, Щит 7 может быть выполнен подвижным ваксиальном направлении. Упругим элементом 15 щит 7, на котором закреплены либо ярмо, либо только магнитная система 6, отжимается на величину д до ограничителя 16 хода, при этом магнитная цепь находится в разомкнутом состоянии, и деформация названных элементов исключается. При установке электродвигателя в объект щит утапливается

5 внутрь корпуса 2 до контакта колец 4 и 5 ярма с поверхностями соответствующих полюсов 1, либо до сочленения магнитной системы 6 с кольцами 4 и 5 ярма. Это происходит при затяжке крепежных эле10 ментов, входящих в отверстия корпуса 2, и одновременном нажиме на внешнюю торцовую поверхность щита 7 жестким упором, размещенным в посадочном гнезде объекта (на фиг. 3 и 4 не показан). При этом упругий

15 элемент 15 сжимается на ту же величину д, Двигатель в этом положении готов в эксплуатации, хотя фиксации положения ротора еще нет. Она возникает после первого цикла включения — отключения питания.

20 . Графически очень сложно показать ход силовых линий магнитного потока катушек обмотки статора при питании электродвигателя.

25 Для указания пути прохождения силовых линий используют эскиз (фиг. 5) с нумерацией элементов конструкции и цифровую последовательность прохождения потока.

На фиг. 5 цифрами обозначено: 1 — ярмо

30 статора II, 2 — магнитная система, 3 — ярмо статора 1, 4,,6 и 8 — полюса статора I, 5 и 7— полюса статора И, 9 — магнитопровод ротора.

Путь прохождения магнитного потока

35 постоянного магнита (магнитной системы);

2 — 3 — 4 — 9 — 5-1 — 2;

2 — 3 — 6 — 9 — 7 — 1 — 2;

2 — 3 — 6 — 9 — 5-1 — 2;

2 — 3 — 8 — 9 — 7 — 1 — 2.

40 Путь прохождения магнитного потока, создаваемого статором 1:

4 — 9 — 8. — 3 — 4;

6 — 9 — 8 — 3 — 6.

Путь прохождения магнитного потока, 45 создаваемого статором 11, аналогичен пути потока от статора 1, но замыкается по своему ярму и полюсам, Технико-экономическая эффективность изобретения состоит в том, что при более .

50 простой конструкции электродвигателя по сравнению с известными повышается его надежность и точность фиксации ротора в обесточенном состоянии.

Формула изобретения

55 1. Торцовый волновой электродвигатель. содержащий магнитопровод статора, выполненный из отдельных сердечников, равномерно распределенных по окружности, с надетыми на них катушками обмотки, и общим ярмом, многослойный гибкий диско1746486 . вый магнитопровод ротора, волновую зубчатую передачу, упругий элемент, прижимающий магнитопровод ротора к гибкому колесу волновой передачи и корпус с крышкой с нарезанными на нем зубьями жестко- 5 го зубчатого колеса волновой передачи, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точности и надежности фиксации ротора при обесточенной обмотке, он снабжен радиально 10 намагниченной системой подмагничивания, выполненной из магнитотвердого материала, ярмо выполнено из двух концентричных колец, одно из которых сопряжено с торцами четных, адругое-сторцами нечетных сердеч- 15 ников магнитопровода статора, при этом система подмагничивания размещена между кольцами ярма и вместе с ними закреплена

- на крышке корпуса.

Вод 4. 2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что с система подмагничивания выполнена в виде отдельных вставок, одноименные полюса которых сопряжены с соответствующим кольцевым ярмом, 3. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч à ющ и й-с я тем, что система подмагничивания выполнена в аиде кольца.

4. Электродвигатель по и, 1 — 3, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса путем исключения деформации гибкого колеса волновой передачи, крышка корпуса выполнена подвижной в осевом. направлении и снабжена упругим элементом и ограничителем хода.

5. Электродвигатель по и. 4, о тл и ч а юшийся тем, что концентричные кольца ярма закреплены на торцовых поверхностях сердечников магнитопровода.

1746486

Составитель А, Шмелев

Редактор Н.Рогулич ТехредМ.Моргентал Корректор M.Ïîæî

Заказ 2401 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101