ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПЛАНЕТАРНЫМ ЦИКЛОИДАЛЬНЫМ РЕДУКТОРОМ

ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПЛАНЕТАРНЫМ ЦИКЛОИДАЛЬНЫМ РЕДУКТОРОМ


RU (11) 2206805 (13) C2

(51) 7 F16H1/32, H02K33/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000131996/09 
(22) Дата подачи заявки: 2000.12.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.12.21 
(43) Дата публикации заявки: 2002.12.20 
(45) Опубликовано: 2003.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 523215 А, 30.07.1976. RU 2059131 C1, 27.04.1996. DE 4200062 А, 08.07.1993. US 3258994 A, 05.07.1966. JP 3181641 A, 07.08.1991. 
(71) Заявитель(и): Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого 
(72) Автор(ы): Соловцов Н.Е.; Яковлев А.Ф. 
(73) Патентообладатель(и): Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого 
Адрес для переписки: 103074, Москва, Китайгородский пр-д, 9/5, Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПЛАНЕТАРНЫМ ЦИКЛОИДАЛЬНЫМ РЕДУКТОРОМ 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электродвигателям. Технический результат изобретения, заключающийся в снижении электромагнитных потерь электропривода, достигается путем того, что электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР), содержащий корпус с крышкой, электромотор, содержащий магнитопроводящий ротор, редуктор, закрепленный на валу электромотора и через высокоскоростные подшипники редуктора передающий вращение на выходной вал, выполнен планетарно-циклоидальным, а магнитопроводящий ротор выполнен в виде пружины, сваренной в общую конструкцию, образующую тор, магнитопровод электромотора имеет по всей боковой периферии круговые пазы, повторяющие круговой профиль витков пружины, и выполняет функцию неподвижного колеса ПЦР, функцию подвижного колеса которого выполняет постоянный магнит с круговыми пазами, повторяющими круговой профиль витков пружины, причем рабочий магнитный поток передается со статора на постоянный магнит выходного вала через непосредственный контакт магнитопроводящего зацепления статора и ротора. 3 с. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электромотор с планетарным циклоидальным редуктором (ЭМ ПЦР) относится к мотор-редукторам и предназначен для использования в электроприводах роботов и манипуляторах, в прецизионных наземной, космической и подводной навигациях, в станкостроении, в электромобилях, на транспорте, в грузоподъемных механизмах в электролебедках, для передачи вращения в герметичное пространство, в нефтегазовой промышленности. В последнее время все большее применение находят мотор-редукторы (речь идет здесь и ниже об электромоторах), которые монтируются в едином корпусе, характеризуются меньшими габаритными размерами, небольшим числом деталей, низким уровнем шума в процессе работы и используются, в основном, в грузоподъемных механизмах и при такелажных работах.

Таков мотор-редуктор [1] французской фирмы (Umberto Baldanello). France. Pat 1440594, 1966. Указанный мотор-редуктор, как и другие, мотор-редукторы [2, 3, 4], представляет собой простое механическое соединение электродвигателя и редуктора в одном общем корпусе. При этом не происходит объединения ряда деталей по выполнению ими примерно равных операций. Общее число подшипников при этом не уменьшается, а суммируется (к подшипникам электродвигателя добавляются подшипники редуктора).

Многолетние исследования показывают, что создание конструкции мотор-редуктора невозможно при простом механическом объединении электромотора и редуктора. Наш вывод: решение возможно при коренном изменении подхода к объединению агрегатов мотора и редуктора, основанного на слиянии и совершенствовании их функций. Т.е. электромотор должен стать частью редуктора (ПЦР) с выполнением его функций, а редуктор (ПЦР) должен стать частью электромотора со свойственной ему работой. Задача изобретения: совместить воедино в одной конструкции электромагнитные и механические функции электромотора и редуктора для существенного улучшения технико-экономических параметров электромотора с планетарным циклоидальным редуктором.

Это достигается тем, что

- электромотор выполнен прецизионным с магнитопроводящим зацеплением в виде круговых пазов статора, взаимодействующим постоянно с круговыми витками магнитопроводящего пружинного ротора в виде тора, чем увеличивается градиент магнитной проводимости и рабочий момент на выходе;

- круговой магнитопроводящий ротор выполнен сплошным или сборным в виде пружины, сваренной в виде тора, расположенной и взаимодействующей между статором и постоянными магнитами; сборная конструкция ротора позволяет регулировать передаточные отношения на выходе, в том числе и дробные;

- круговой ротор совмещает две функции: магнитопроводящую от статора на постоянные магниты и механическую в виде сателлита редуктора; расположение ротора в пазах статора и постоянных магнитов при колебательном характере обкатывания (как в своеобразном сепараторе) позволяет отказаться от подшипников, чем повышает ресурс, КПД, уменьшается и компенсируется инерционность ротора при его обкатывании;

- круговой пружинный ротор изготовлен по оригинальной технологии так, что число витков ротора слева - Zf (по фиг.1, 2) отлично на единицу от числа витков ротора справа - Zg; витки ротора (Zf и Zg), в свою очередь, отличаются на единицу от числа пазов статора - Zb и числа пазов постоянных магнитов - Za; чем существенно (на порядок и более) расширяется диапазон передаточных отношений;

- электромотор ПЦР выполнен так, что может работать как генератор ЭДС, для чего магнитопроводящий круговой пружинный ротор механическим путем или с помощью дополнительной обмотки 6' с магнито-проводом 5' (фиг.2) приводится в круговое колебательное движение (обкатывание), создавая ЭДС на обмотках статора 6;

- конструкция генератора при равенстве числа круговых пазов статора Zb, витков ротора Zf, Zg и круговых пазов постоянных магнитов Za (фиг.1) работоспособна и эффективна, поскольку магнитопроводящий круговой пружинный ротор, приведенный в движение механическим или другим способом, при этом не вращается, а совершает только колебательные движения в магнитопроводящих пазах статора и постоянных магнитов, необходимые и достаточные для деформации магнитных потоков и получения ЭДС в обмотках статора 6.

При равенстве круговых пазов и витков (Zb=Zf=Zg=Za) для усиления магнитного потока на круговой колеблющийся ротор (без вращения) устанавливается обмотка возбуждения, коммутация которой осуществляется через штекерный разъем без скользящих контактов, характерных для обычных ЭД и генераторов.

Такое механическое обкатывание ротора (без вращения) экономично, поскольку достаточны низкоскоростные источники энергии: ветер, водяной поток, солнце и т.п. и осуществляется с использованием низкооборотных ШП.

На фиг. 1 изображен электромотор с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР); на фиг.2 - генератор с ПЦР; на фиг.3 - вариант генератора с ПЦР; на фиг.4 - другой вариант генератора с ПЦР с постоянными магнитами.

При этом следует обратить внимание, что в перечисленных позициях вогнутый профиль в круговых и сферических пазах статора и выпуклый профиль круговых витков и шаров ротора позволяет при работе сконцентрировать магнитную индукцию в магнитном зацеплении (Ва) в 2-3 раза большую, чем в воздушном зазоре (Во).

Этому способствует и увеличение контактирующих рабочих поверхностей круговых и сферических профилей магнитопроводов статора и ротора. Увеличение МДС (магнитодвижущие силы) генератора обеспечивает больший выход ЭДС при повышении контактной прочности в зацеплении [12], надежности, ресурса и КПД, при снижении инерционности ротора и потерь на трение без применения ШП ротора. В генераторе ПЦР применена деформация растяжения магнитных силовых полей (в обычных генераторах применена деформация среза), что требует больших усилий (и мощностей) по деформации растяжения магнитных потоков, но и обеспечивает значительное увеличение ЭДС на выходе.

1. Электромотор (по фиг.1, 2) с планетарным циклоидальным редуктором содержит: корпус 1 и крышку 2, статор, который включает магнитопровод 5 и обмотку 6; магнитопровод с круговыми пазами статора 8, 8', где расположены витки Zf (по фиг.1, 2, слева) магнитопроводящего пружинного ротора 7, правые витки которого Zq располагаются в круговых пазах 9 (Za) постоянных магнитов 10.

2. В указанных пазах ротор 7 расположен как в своеобразном сборном шарикоподшипниковом сепараторе и не нуждается в других подшипниках (характерных для обычных ЭМ). Общая оборка электромотора ПЦР (по фиг.1) и его магнитопроводов статора и постоянного магнита осуществлена на оси 4, подшипники 3 которой соединяют и обеспечивают вращение выходного вала 11. Электропитание ЭМ ПЦР осуществляется через штекерный разъем ШР. При работе ЭМ ПЦР МДС статора преобразуются в обкатывание ротора по соответствующим магнитопроводящим пазам и вращение выходного вала 11 осуществляется с двумя ступенями редукции iобщ=irin, которое определяется зависимостью:



где Za - число пазов (зубьев) постоянного магнита (по фиг.1);

Zв - число пазов (зубьев) статора;

Zf и Zq - число витков (зубьев) пружинного ротора левой и правой его частей соответственно.

Пружинный ротор изготовлен так, что число витков ротора справа Zq отличается на один виток (зуб) от числа витков ротора Zf слева, применительно к фиг.1, 2. Однако пружинный ротор может быть изготовлен так, что Zf=Zq.

3. ЭМ ПЦР (по фиг.1) может работать как генератор, если сообщить его ротору обкатывание механическим способом. При таком обкатывании ротора по магнитопроводящим пазам статора и постоянных магнитов происходит деформация магнитных потоков и образование ЭДС на обмотках статора 6.

Генератор ПЦР, приведенный на фиг.2, отличается от генератора, приведенного на фиг. 1, тем, что вместо постоянных магнитов используются электромагниты, в частности дополнительные магнитоприводы 5' с дополнительной обмоткой 6'. При подаче электронапряжения на обмотку 6' ротор 7 начинает обкатывание, наводя ЭДС в обмотках 6 статора. По общепринятой терминологии обмотки статора 6 выполняют функции индукционной обмотки, а дополнительные обмотки 6' - функции обмотки возбуждения. Обе обмотки с магнитоприводами представлены 3 парами полюсов (при начальных исследованиях) и коммутируются через ШР. Генерация ЭДС осуществляется за счет обкатывания ротора 7 по статору механическим путем.

4. Конструктивные отличия генератора (по фиг.1 и 2) не являются функциональными, а состоят из различий их применения. Так генераторы с постоянными магнитами (по фиг.1) наиболее применимы в малой энергетике. А генераторы с электромагнитами - дополнительным магнитоприводом 5' и обмоткой 6' (по фиг. 2) целесообразно использовать в более крупных промышленных установках, для которых характерно использовать не постоянный магнит, а более мощный электромагнит 8' с вогнутым профилем пазов. При этом питание обмоток 6' электромагнитов может осуществляться как от самостоятельного источника тока, так и с использованием остаточного магнетизма в магнитоприводах и совместных известных схем коммутации основной обмотки статора 6 и дополнительной 6'. Из условий использования конструкции (по фиг. 2) в качестве генератора отсутствует в ней выходной вал 11.

На фиг. 3 представлена модернизация ПЦР, направленная на повышение энергоемкости МДС. Для этого пружинный ротор заменен шариковым, а пазы магнитопривода 8 и электромагнита 8' выполнены сферическими. Магнитопроводящие шары 15 ротора, находясь в сферических пазах магнитопривода 8 и электромагнита 8' под действием вращающегося наклонного кругового желоба 16 с регулируемой диафрагмой 17, совершают поступательные колебательные движения (без вращения) и деформируют магнитные потоки в магнитоприводе 8 и электромагните 8' и создают на обмотке 6 статора ЭДС.

Вращение наклонного кругового желоба 16 осуществляется от низкоскоростных источников энергии (воды, ветра, солнца и т.п.) через входной вал 12 на подшипник 13.

Выполнение ротора из отдельных магнитопроводящих шаров представляет собой единую общую конструкцию за счет постоянного их размещения в сферических пазах статора 8, 8' (фиг.3) и постоянных магнитов 8' (фиг.4) и возможностью перемещения в этих пазах для создания ЭДС вращающимся с наклоном круговым желобом 16, наклон которого =38o при необходимости регулируется на ходу диафрагмой 17 (фиг. 3, 4); тем самым происходит редукция низкоскоростного вращения желоба в скоростные перемещения манитопроводящих шаров в сферических пазах статора по "железу", обеспечивая тем самым деформацию растяжения магнитных потоков и получения ЭДС на выходе. В обычных генераторах деформация среза магнитных потоков требует меньших усилий, и для получения нужной ЭДС ротор должен быть высокооборотным (n3000 об/мин) и вращаться в высокооборотных ШП. Отличие генератора ПЦР в том, что магнитопроводящий ротор и шары выполняются как сплошными, так и шихтованными из магнитной электротехнической листовой стали или изготовлены прессованием из магнитной проволоки 49КФ = 0,1 мм и т.д. При шихтованной технологии изготовления магнитопроводов применяются тонкостенный разделительные магнитопроводящие оболочки, повторяющие профиль магнитопровода статора, ротора и магнитопроводящих шаров. Общая сборка генераторов (по фиг. 3, 4) осуществляется также на сборочной оси 4 с помощью соединительных элементов. Существенным является то, что наклон кругового желоба 16 может регулироваться во время его вращения диафрагмой 17 на "ходу" без остановки вращения. Это важно из условий практики. Так при применении генератора ПЦР (по схеме фиг.4) в малой энергетике, авто-, мото-, велосипедной технике часто необходим переход с генераторного режима работы на тормозной. При применении генератора (по схеме фиг.3) в ветроэлектростанциях также необходимо менять частоту и величину ЭДС от скорости и мощности ветрового потока.

Прецизионный электромотор ПЦР состоит из статора (неподвижная часть ЭМ) с магнитопроводами 8, 8' обмотками 6, 6' и ротора (вращающаяся часть ЭМ), последний выполнен из магнитопровода 7, 15 с обмоткой или без обмотки как в предлагаемой конструкции (фиг.1, 2, 3, 4).

Постоянный магнит 10, 14 усиливает, стабилизирует основной постоянный магнитный поток статора, а при отключении статора ЭМ от напряжения (управляющих команд) фиксирует магнитный поток, необходимый и достаточный для сохранения предыдущей информации до подачи новых команд из ЦВМ.

Основной вариант работы генератора ПЦР по фиг.3 происходит по следующей схеме: от низкоскоростных источников энергии (воды, ветра, солнца и т.д.) приводится во вращение низкооборотный входной вал 12, который через наклонный круговой желоб 16 приводит в колебательное обкатывание ротор, его магнитопроводящие шары 15 по магнитопроводящим сферическим пазам статора 8 и таким же пазам дополнительного магнитопровода 8' с обмотками, которые в данном случае запускают, т.е. создают начальное электромагнитное поле в магнитодвижущей системе и в дальнейшем работают совместно с МДС основного статора, таким образом налицо совместная работа 2-х статоров.

Главное, что при работе ЭМ с ПЦР действие магнитных потоков (их деформация) происходит через магнитопроводящие зацепления статора и ротора с меньшими потерями, которые значительны для обычных ЭМ при взаимодействии ротора и статора через воздушный зазор. При этом в воздушном зазоре (как и в вакууме) происходит безвозвратная потеря примерно одной трети от общего магнитного потока, создаваемого магнитопроводом и обмотками статора. В предлагаемой конструкции ЭМ ПЦР магнитный поток замыкается и работает практически через непосредственный контакт по "железу". Как показали наши исследования, подтвержденные работами МЭИ, при этом происходит увеличение градиента магнитной проводимости dG/d, повышающее рабочий момент на валу электродвигателя (ЭД). Естественно, что непосредственный рабочий контакт между магнитопроводами требует соответствующего расчета и выбора материала, но существующий сортамент электротехнической листовой стали и специальных высокомагнитных сплавов К50ФА, 49КФ и других настолько широк, что не вызывает трудностей при расчетах ЭМ ПЦР. Положительным является и то, что большинство высокомагнитных сплавов типа К50ФА, 49КФ и др. имеют высокую твердость после их соответствующей термомагнитной обработки и обеспечивают тем самым достаточные антифрикционные свойства при рабочем взаимодействии подвижных магнитопроводящих элементов. Что касается магнитопроводящего пружинного ротора, то он при научно-исследовательских работах может быть выполнен из магнитомягкого железа типа АРМКО. В дальнейшем ротор целесообразно изготовлять сборным, наружная защитная часть в виде стальной трубки или металлической оплетки, а внутренняя часть заполнена высокомагнитной стальной проволокой типа 49КФ или магнитомягким порошком.

Технология изготовления магнитомягкой проволоки 0,1 мм и магиитомягкого порошка освоена НИИ прецизионных сплавов и электротехническими заводами.

Термомагнитная обработка магнитопроводов, в том числе и вакуумная, освоена промышленностью и не представляет затруднений.

Отмеченные выше недостатки устраняются в конструкции ЭМ ПЦР. Помимо указанных отличий, ЭМ ПЦР характеризуется лучшим использованием магнитной энергии, создаваемой магнитопроводом статора с обмоткой. Так, в традиционных конструкциях ЭД характер деформации магнитного поля статора представлен пересечением магнитных силовых линий поля. Налицо деформация среза (сдвига) магнитных силовых линий. При этом такая деформация происходит с min (минимальными) усилиями и с min выходом ЭДС. И для получения ЭДС в нужных величинах приходится использовать ЭД с высокими оборотами ротора (nрот3000 об/мин).

В ЭМ ПЦР, в основном, происходит деформация растяжения магнитных силовых линий поля, требующая больших усилий, но и позволяющая получить на выходе max ЭДС.

Таким образом, для ЭМ ПЦР не нужны высокооборотные роторы и, следовательно, не нужны высокоскоростные, ненадежные и имеющие малый ресурс работы шарикоподшипники.

Поставленная цель изобретения достигается также тем, что в конструкции ЭМ ЩР электромотор и редуктор объединены в один агрегат с глубокой внутренней функциональной связью, где электромотор и редуктор взаимодействуют и работают лишь совместно как одно целое, дополняя, совершенствуя и улучшая общую конструкцию. При этом уменьшаются массово-габаритные параметры ЭМ ПЦР, увеличивается КПД и его ресурс, возрастают технические характеристики и надежность конструкции, снижаются экономические затраты на производство и эксплуатацию. Так, помимо снижения общего числа деталей, происходит значительное уменьшение пар трения (по сравнению с прототипом число пар трения уменьшилось в 3 раза).

Общая компоновка ЭМ ПЦР позволяет ее использовать для производства и эксплуатации как в виде электромотора ПЦР, так и в качестве генератора ПЦР. Налицо унификация в проектировании, расчетах и производстве отмеченных двух вариантов электромашины.

Конструкция ЭМ ПЦР с небольшими изменениями представляет генератор переменного или постоянного токов. Дополнительная обмотка 6' с магнитопроводом 5' справа (по фиг.2) существенно расширяет диапазон снабжения электроэнергией приборов и агрегатов САУ.

В предлагаемых генераторах ПЦР громоздкие и ненадежные промышленные редукторы не требуются, редукция осуществляется совмещением в единой конструкции низкоскоростного вращения механического кругового желоба и поворотом его относительно центра вращения "С" (регулируемого генератора круговой волны) и преобразование за счет поворота, вращения желоба в скоростные колебания магнитопроводящих роторов вдоль оси "ОО". Колебания роторов (магнитопроводящих пружинного ротора или шаров) приводят к изменению магнитных потоков в обмотках статоров и к возникновению ЭДС. Такая своеобразная редукция достигается совмещением в единой конструкции механических и электрических функций, что позволяет получить ЭДС нужной частоты без дополнительных редукторов и механизмов.

Конструкция механического кругового желоба с регулированием его положения в процессе работы по углу отличается простотой и эффективностью, поскольку в ней используются совершенство и преимущества шарикоподшипникового производства. Так, технология изготовления кругового желоба (наружного кольца ШП), шаров по нормалям ШП, сферических магнитопроводящих поверхностей эффективна и освоена нашей промышленностью. Что касается магнитопроводящих шаров (пружинного сварного ротора), то они в начале исследований могут быть выполнены сплошными из магнитопроводящих сталей, сплавов типа "АРМКО;", легированных сплавов для производства постоянных магнитов. В дальнейшем магнитопроводящие шары (пружинный ротор) изготавливаются шихтованными из электротехнической стали, спецсплавов, могут также прессоваться.

Эффективно прессование магнитопроводящего ротора, шаров из высокомагнитной проволоки 49КФ =0,1 мм или из композитных магнитных материалов, магнитного порошка и т.п. Представляется перспективным в процессе исследований в целях улучшения антифрикционных свойств шихтованные магнитопроводы статоров, магнитопроводящих шаров, пружинного ротора и возможное разделение их от непосредственного трения магнитопроводящей стальной оболочкой, повторяющей профиль круговых пазов, сфер взаимодействующих поверхностей. Такие разделительные оболочки позволяют снизить трение и улучшить конструкционную прочность, повысить ресурс работы, КПД и надежность конструкции.

Особенность предлагаемых конструкций электромотор-редуктор ПЦР (ЭМ ПЦР) заключается в их "способности" сохранять отработанные командные сигналы (импульсы) и в перерывах между командами не потреблять электроэнергию. Последнее, наряду с высоким КПД предлагаемой конструкции (95%), позволяет получить энергосберегающий электропривод с ЭМ ПЦР, что особенно важно при использовании ЭМ ПЦР в агрегатах с автономными источниками питания (летательных аппаратах, наземных и космических средствах навигации, роботах, кибернетических средствах, системах регулирования и управления). Беззазорный характер зацепления позволяет использовать ЭМ ПЦР в высокоточных системах, а совмещение электродвигателя и ПЦР в едином мотор-редукторе значительно расширяет области внедрения.

Одни и те же материалы, технология и точность изготовления промышленных шаговых и непрерывных электродвигателей переменного и постоянного токов и ЭМ ПЦР предлагаемых конструкций - гарантия получения высоких динамических характеристик, КПД и ресурса ЭМ ПЦР, а следовательно, производства надежной, экономически эффективной и конкурентоспособной на мировом рынке продукции.

Упругодеформируемое зацепление ЭМ ПЦР реализует обратную связь по нагрузке и обеспечивает работоспособность мотор-редуктора и привода в целом в экстремальных условиях эксплуатации. Многопарный, упругодеформируемый характер зацепления ЭМ ПЦР открывает весьма широкие перспективы внедрения в них пластических масс, металлокерамических и композиционных материалов. Это особенно актуально, поскольку значительное число приводов (и соответственно передач) эксплуатируется ограниченное время (аппараты, работающие в космосе, в навигационных системах по исследованию планет, спутников, агрессивных средах, приводы раскрытия радиоантенн, панелей солнечных батарей, забора грунта и т.п.). В этих условиях габариты, масса, себестоимость производства являются определяющими. Объединение эффективных принципов построения конструкции ЭМ ПЦР с изготовлением основных деталей из химически стойких композиционных материалов крайне необходимо при работе в космосе, в агрессивных средах, химической промышленности, системах, подверженных воздействию электормагнитного импульса и радиации. Весьма перспективно внедрение предлагаемого электропривода с ЭМ ПЦР в самоходные шасси мотор-колесо наземного и космического транспорта. Однако значительное замедление экспериментальных исследований ЭМ с ПЦР и сокращение производства на их основе приводов и передач наносит ущерб, поскольку указанные приводы для химической промышленности закупаются в Японии и других странах.

Многопарное зацепление ЭМ ПЦР позволяет эффективно использовать в конструкции гипоциклоидальное (эпициклоидальное) оболочковое зацепление, которое отличается прочностью, особенно при ударных нагрузках, значительным уменьшением массы, экономичными технологией и расходованием материалов, что важно для высокомоментных редукторов авиационной и космической техники.

Предлагаемые подобные планетарные циклоидальные редукторы защищены патентами и могут служить основой для их внедрения в специальные системы управления и регулирования в космической, авиационной, подводной и наземной навигациях, для робототехнических и кибернетических устройств и аппаратов. Они также могут быть использованы в системах перемещения звеньев промышленных роботов. Высокие технические характеристики электропривода с ЭМ ПЦР позволяют использовать их также для токарных, фрезерных и шлифовальных станков с программным управлением, для радиолокационных станций и антенн, для наблюдения за спутниками Земли, радиотелеметрических систем, в авиации, вертолетах, автотранспорте (электромобилях), в химической и нефтяной промышленности, в подвижных ветроэлектрических станциях, обслуживающих геологические и войсковые части.

Как показывают исследования, для уже намеченного внедрения предлагаемых эффективных ЭМ ПЦР в производство достаточно точной технологии производства, как наиболее экономичной. При этом отпадает необходимость в копировании дорогостоящих высокоточных импортных (японских и др.) редукторов. Предлагаемые ЭМ ПЦР со значительной экономией средств могут быть реализованы на базе шарикоподшипниковых производств, в основе которых лежат сборочные процессы, без применения дорогостоящего зубодолбежного и зубофрезерного оборудования. Общие производственные и технологические затраты при этом снижаются примерно в 5 раз.

Экологически чистые производство и эксплуатация ЭМ ПЦР, электросбережение, безотходность и экономическая эффективность изготовления и эксплуатации позволяют считать внедрение предлагаемых ЭМ ПЦР эффективным и перспективным направлением в редукторостроении.

Весьма перспективным в конструкции ЭМ ПЦР представляется применение программируемого упругодеформируемого магнитозубчатого зацепления. Последнее значительно расширяет развитие нового направления - эластичной механики в электроприводе.

Существенным в генераторе ЭМ ПЦР является выполнение ротора в виде движущихся магнитопроводящих шаров, что отличает такую конструкцию экономичной технологией изготовления и эксплуатации, а главное получением ЭДС генератора с меньшими потерями. Не случайно шаровые объекты весьма многочисленны в природе Земли и Космоса и отличаются оптимальными характеристиками по большинству параметров.

Разработки оригинального привода "Reducteur planetaire а engrenage cycloidal (RPEC)", которые были представлены на Брюссельском Салоне изобретений "Brussels Eureka 94" и "Brussels Eureka 95", отмечены дипломами и медалями Салона.

Ротор-пружина-тор выполнен целым или сборным на специальной оправке так, что число витков ротора слева на единицу отличается от его числа витков справа; такая же разность сохраняется и в числе круговых пазов статора, пазов постоянных магнитов (электромагнитов) и витков ротора слева и справа соответственно (разность может быть иной), тем самым расширяется диапазон редукций целых и дробных.

Непосредственный беззазорный контакт (по "железу") в магнитном зацеплении Вмагн.зац. в 25 раз большую, чем в зазоре Во, что увеличивает КПД и ЭДС на выходе генератора. Магнитопроводы 5, 5' с обмотками 6, 6' имеют 3 пары полюсов и коммутируются через ШР.

Редукция скорости вращения ротора при его обкатывании позволяет отказаться от быстроходных подшипников, снизить общий вес в 23 раза, увеличить ресурс и снизить затраты на производство (в 35 раз).

При деформации растяжения магнитных потоков и равенстве числа круговых пазов статора, постоянных магнитов (электромагнитов) числу витков ротора (шаров) на ротор устанавливается обмотка возбуждения без скользящих контактов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Mecanisme de transmission a demultiplication (Umberto Baldanello) France. Pat. 1440594, 1966.

2. Dispositif de transmission a reduction mecanique entre un arbre de cornmando et un arbre asservi (A. B. Hugglund and Soner). France. Pat. 1452099, 1966.

3. Corfin Alex. M. Speed changing device. United States Letters Pat. 3258994, 1966.

4. Monufacture Francaise d'Appareils Electro-Mecanigues MFR. France Pat. 1477772, 1967.

5. Проспекты фирм Японии, ФРГ, США, Венгрии, СССР.

6. Лобастов В.К. Эпициклические механизмы для высокоэффективных приводов машин, станков и промышленных роботов. Автореферат докторской диссертации. Новосибирск, НЭИ, 1991.

7. Яковлев А. Ф. и др. Патент на планетарный циклоидальный редуктор 1802958, по заявке 4854625/28 от 27.07.90.

8. Яковлев А. Ф. и др. Патент на планетарный циклоидальный редуктор 18248 от 07.04.93, по заявке 93-018248/28/017813.

9. Физический энциклопедический словарь. Гл. редактор А.M. Прохоров. М., Совет. энциклопедия, 1984 г.

10. Политехнический словарь. Гл. редактор И.И. Артоболевский. -M.: Совет. энциклопедия, 1984 г.

11. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. -M.: Машиностроение, 1987.

12. Акад. Благонравов А. А. Преимущества огромны. Статья в газете "Правда" от 21 марта 1960. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР), содержащий корпус с крышкой, электромотор, содержащий магнитопроводящий ротор, редуктор, закрепленный на валу электромотора и через высокоскоростные подшипники редуктора передающий вращение на выходной вал, отличающийся тем, что редуктор выполнен планетарно-циклоидальным, а магнитопроводящий ротор выполнен в виде пружины, сваренной в общую конструкцию, образующую тор, магнитопровод электромотора имеет по всей боковой периферии круговые пазы, повторяющие круговой профиль витков пружины, и выполняет функцию неподвижного колеса ПЦР, функцию подвижного колеса которого выполняет постоянный магнит с круговыми пазами, повторяющими круговой профиль витков пружины, причем рабочий магнитный поток передается со статора на постоянный магнит выходного вала через непосредственный контакт магнитопроводящего зацепления статора и ротора.

2. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР), содержащий корпус с крышкой, электромотор,содержащий магнитопроводящий ротор, редуктор, закрепленный на валу электромотора и через высокоскоростные подшипники редуктора передающий вращение на выходной вал, отличающийся тем, что редуктор выполнен планетарно-циклоидальным, а магнитопроводящий ротор выполнен в виде пружины, сваренной в общую конструкцию, образующую тор, магнитопровод электромотора имеет по всей боковой периферии круговые пазы, повторяющие круговой профиль витков пружины, и выполняет функцию неподвижного колеса ПЦР, функцию подвижного колеса которого выполняет постоянный магнит с круговыми пазами, повторяющими круговой профиль витков пружины, причем рабочий магнитный поток передается со статора на постоянный магнит выходного вала через непосредственный контакт магнитопроводящего зацепления статора и ротора, при этом магнитопровод содержит обмотки, имеющие 3 пары полюсов и коммутирующиеся через штекерный разъем, с реализацией электропривода в качестве генератора ЭДС.

3. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР), содержащий корпус с крышкой, электромотор, содержащий магнитопроводящий ротор, редуктор, закрепленный на валу электромотора и через высокоскоростные подшипники редуктора передающий вращение на выходной вал, отличающийся тем, что редуктор выполнен планетарно-циклоидальным, а магнитопроводящий ротор выполнен в виде магнитопроводящих шаров, соединенный в общую конструкцию сферическими пазами магнитопровода, представляющего одно из колес ПЦР, функции другого колеса ПЦР выполняет магнитопровод электромагнита со сферическими пазами, повторяющими профиль шаров, при вращении вала происходит вращение наклонного желоба с регулируемой диафрагмой, вращение желоба преобразуется в возвратно-поступательные перемещения магнитопроводящих шаров, собранных в общую конструкцию с реализацией ЭДС без вращения шаров.

4. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по п.3, отличающийся тем, что выполнен с магнитопроводом со сферическими пазами в виде постоянного магнита.

5. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по п.1, отличающийся тем, что подшипники выполнены в виде шарикоподшипникового сепаратора.

6. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по п.1, отличающийся тем, что выполнен сплошным или сборным, причем число витков левой части ротора Zf, взаимодействующего с круговыми пазами магнитопровода статора Zb, на единицу больше Zb, а число витков правой части ротора Zq может на единицу отличаться от числа витков левой части ротора Zf и также на единицу отличаться от числа круговых пазов постоянных магнитов Za, с реализацией расширения диапазона передаточных отношений.

7. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выполнен при равенстве числа пазов магнитопровода статора Zb, Zf, Zq и круговых пазов постоянного магнита Za с реализацией ЭДС лучшей энергетики.

8. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по п.3, отличающийся тем, что выполнен со сферическим профилем магнитопроводов, причем статор выполнен вогнутым, ротор выполнен выпуклым, при отсутствии воздушного зазора между ними, с реализацией концентрации магнитной индукции и меньшими потерями в ЭДС.

9. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по п.3, отличающийся тем, что выполнен как генератор и отличается выполнением магнитопроводящего ротора из отдельных магнитопроводящих шаров в виде единой конструкции за счет постоянного их размещения в сферических пазах статора и постоянных магнитов и перемещающихся в пазах для создания ЭДС, вращающимся с наклоном круговым желобом, наклон которого при необходимости регулируется диафрагмой.

10. Электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (ПЦР) по п.3, отличающийся тем, что выполнен так, что магнитопроводящий ротор и магнитопроводящие шары могут быть изготовлены как сплошными из АРМКО или постоянных магнитов, так и шихтованными из магнитной электротехнической листовой стали, причем для изготовления магнитопроводов используются тонкостенные разделительные магнитопроводящие оболочки, повторяющие профиль магнитопроводов статора и ротора, магнитопроводящих шаров, или изготовлены прессованием из магнитной проволоки 49КФ 0,1 мм, а также с использованием композитных магнитных материалов, магнитного порошка.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru