Электромеханический привод раскрытия

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов и предназначено для приведения в действие раскрывающихся узлов механических систем космического аппарата. Привод раскрытия обеспечивает вращение в запитанном состоянии и торможение с заданной скоростью в запитанном и незапитанном состоянии. Привод выполнен на основе бесконтактного моментного электродвигателя (ДБМ) с постоянными магнитами и коммутатором, обеспечивающим замыкание обмоток двигателя при отсутствии напряжения питания на электрическую нагрузку (нагрузочные сопротивления, в том числе нулевые, диоды, транзисторные ключи и т.д.). Редуктор выполнен с передаточным отношением не более 3000. Особенность привода раскрытия - выполнение своей основной функции торможения с необходимой скоростью даже при отсутствии питания в случае аварийных ситуаций. Технический результат заключается в повышении надежности системы раскрытия, снижении массы и повышении функциональных возможностей. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, и может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов.

Настоящее изобретение предназначено для приведения в действие раскрывающихся узлов механических систем космического аппарата. Привод должен работать в системе раскрытия и выполнять две функции: обеспечивать заданную скорость раскрытия при торможении (сдерживать раскрывающуюся конструкцию, имеющую пружинный привод) и обеспечивать приложение вращающего момента и необходимую скорость раскрытия конструкций при работе в режиме привода.

Известен электропривод, содержащий корпус, с установленным в нем электродвигателем, редуктор из n (n=1, 2,…) блоков зубчатых колес, выходной вал, основной гистерезисный тормоз и дополнительный гистерезисный тормоз. Основной гистерезисный тормоз размещен в кинематической цепи между электродвигателем и выходным валом. Дополнительный гистерезисный тормоз жестко присоединен своим корпусом к корпусу электропривода, а на его валу жестко установлен один из блоков зубчатых колес, размещенный в кинематической цепи между основным гистерезисным тормозом и выходным валом. Основной тормоз предназначен для ограничения движущего момента, дополнительный - для обеспечения торможения. (патент RU 2220344, кл. F16H 57/00, 2003 г., взятый за прототип).

Этот привод обеспечивает два режима работы: торможение при отсутствии питания на электродвигателе и вращение выходного вала при подаче питания.

Недостатком этой схемы является наличие дополнительного, постоянно включенного гистерезисного тормоза для обеспечения режима торможения и, как следствие, дополнительной мощности электродвигателя, что приводит к увеличению массово-габаритных характеристик и снижению надежности, а также невозможность регулирования скорости торможения привода.

Технической задачей изобретения является повышение надежности системы раскрытия, снижение массы конструкции и повышение функциональных возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что привод раскрытия, обеспечивающий вращение в запитанном состоянии и торможение с заданной скоростью в запитанном и незапитанном состоянии, выполнен на основе бесконтактного моментного электродвигателя (ДБМ) с постоянными магнитами и коммутатором, обеспечивающим замыкание обмоток двигателя при отсутствии напряжения питания на электрическую нагрузку (нагрузочные сопротивления, в том числе нулевые, диоды, транзисторные ключи и т.д.). Редуктор выполнен с передаточным отношением не более 3000.

Суть изобретения поясняется чертежом, где изображена функциональная схема заявленного устройства.

Электромеханический привод раскрытия содержит корпус с установленными в нем электродвигателем ДБМ 1 и зубчатым редуктором 2, коммутатор 4 (может находиться как в корпусе, так и вне его). ДМБ 1 содержит несколько обмоток, в основном - три обмотки.

Привод в основном работает в резервируемых системах. Система раскрытия состоит из пружинного привода и электромеханического привода. Любой из этих элементов обеспечивает необходимый момент для раскрытия системы. Основное назначение электромеханического привода - обеспечение требуемой скорости раскрытия. При подаче питания привод обеспечивает вращение или торможение с заданной скоростью. Скорость вращения задается коммутатором 4. При отказе пружинного привода электромеханический привод обеспечивает раскрытие (торможение) с заданной скоростью.

Отличительная особенность данного привода раскрытия - выполнение своей основной функции торможения с заданной скоростью даже при отсутствии питания в случае аварийных ситуаций.

Функция торможения осуществляется следующим образом.

При поданном напряжения от источника питания на коммутатор 4 происходит формирование сигнала на обмотки двигателя 1, который обеспечивает вращение или торможение с заданной скоростью и создает заданный крутящий (тормозной) момент на выходном валу привода. Скорость определяется коммутатором и может выставляться при изготовлении в определенных пределах.

При отсутствии питания торможение с заданной скоростью обеспечивается генераторным режимом работы электродвигателя на электрическую нагрузку 3 (нагрузочные сопротивления, в том числе нулевые, диоды, транзисторные ключи и т.д.). Тормозной момент пропорционален скорости вращения. Заданная скорость обеспечивается настройкой электрической нагрузки 3.

За счет наличия нагрузочных сопротивлений 3 в каждой фазе система имеет резервирование, что повышает ее надежность.

Повышение надежности привода достигается и за счет уменьшения количества ступеней зубчатого редуктора и исключения дополнительных механизмов ограничения вращающего момента, как следствие, небольшого передаточного отношения (до 3000). Это обеспечивает минимальное сопротивление вращению на скоростях в несколько раз меньше рабочей скорости.

Масса привода уменьшается за счет уменьшения массы редуктора и исключения механизмов ограничения вращающего момента.

В настоящее время на предприятии выпущено техническое задание, разрабатывается конструкторская документация на привод заявленной конструкции. Материалы эскизного проектирования показали существенное повышение надежности системы раскрытия и уменьшение массы системы.

Электромеханический привод раскрытия, содержащий корпус с установленными в нем зубчатым редуктором и электродвигателем, отличающийся тем, что в качестве электродвигателя применен бесконтактный моментный двигатель (ДБМ) с постоянными магнитами, и коммутатором, определяющим скорость вращения или торможения привода в присутствии питания, и замыкающий обмотки ДБМ на электрическую нагрузку, например, нагрузочные сопротивления, определяющие скорость торможения при отсутствии питания, а редуктор выполнен с передаточным отношением не более 3000.