Торцовый волновой электродвигатель

 

ТОРЦОВЬЙ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРО . ДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмот кой и многослойный гибкий ротор, отличающийся тем что, с целью повьпаения энергетических характеристик , магнитопровод статора и гибкий ротор выполнены в виде набора кольцевых пластин с полюсными выступами по внешнему диаметру, отог нутыми в сторону,рабочего зазора, причем число выступов на роторе крат но числу выступов на статоре. § (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С%И ФЮ

РЕСПУБ,ЛИК

Q91 (11) З(59 H 02 K 41/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 5 У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OfHPblTMA (21) 3538122/24-07 (22) 13.01.83 (46) 30.08.84.Бюл. У 32 (72) А.В.Аверьянов, П.А.Гуськов, К.П.Зарубин, А.П.Сеньков и Э.Е.Ефименок (53) 621.313.33(088.8) .{56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 712908, кл. Н 02 К 41/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 773851, кл. Н 02 К 41/06, 1978. (54) (57) ТОРЦОВЬЙ .ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой и многослойный гибкий ротор, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик, магнитопровод статора и гибкий ротор выполнены в виде набора кольцевых пластин с полюсными выступами по внешнему диаметру, отог» нутыми в сторону, рабочего. зазора, причем число выступов на роторе крат1 но числу выступов на статоре.

1 1111

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании торцовых волновых .электрод игателей.

Известен торцовый волновой электродвигатель, содержащий торцовый статор и гибкий шихтованный ротор, представляющий собой набор конусных колец .из электротехнической стали, прикрепленных к упругому плоскому 10 диску и имеющих возможность деформироваться в направлении, перпендикулярном скошенной поверхности магнитопровода статора 511.

Недостаток известного электродвигателя заключается в изменении параметров (момента и скорости) в течение срока службы из-за наличия фрикционного контакта между полюсами статора и рабочей поверхностью магнито- щ провода ротора, изготовленных из электротехнической стали: фрикционный контакт приводит к износу и изменению геометрических размеров контактирующих поверхностей, а следователь- 25 но, к наличию продуктов износа и изменению передаточного отношения в

J фрикционной паре.

Наиболее близким. к предлагаемому является торцовый волновой электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и многослойный гибкий ротор(21.

Недостаток известного электродвигателя . заключается в низких энерге тических характеристиках из-за нали- З5 чия гибкого зубчатого колеса в расточке статора. Гнбкие элементы вол.новых передач на практике изготавли.ваются из конструкционных сталей и сплавов, обладающих низкими магнитными свойствами. Толщина гибких элементов из условия прочности выбирается соизмеримой с модулем зацепления и приближенно равна рабочему воздушному зазору в магнитной системе.

Как показывают практические исследования, наличие. гибкого элемента волновой передачи в воздушном зазоре снижает нагрузочную способность и быстродействие двигателей на 25ЗОХ. Кроме того, известной конструкции присуща технологическая сложность получения пакета вогнутых (по любому закону) дисков, обладающих достаточной эластичностью. Необ- ходимая из конструктивных соображений заделка таких дисков в наборе на валу двигателя приводит к тому, 236 2 что набор дисков обладает большой жесткостью, причем жесткость набора дисков значительно возрастает при незначительном отклонении по геометрической форме нескольких дисков, вызванном технологическими допусками на изготовление.

Цель изобретения — повышение энергетических характеристик торцового волнового электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в торцовом волновом электродвигателе, содержащем статор с обмоткой и многослойный гибкий ротор, магнитопровод статора .и гибкий ротор выполнены в виде набора кольцевых пластин с полюсными выступами по внешнему диаметру, отогнутыми в сторону рабочего зазора, причем число зыступов на роторе кратно числу выступов на статоре.

На фиг. 1 изображена конструкция торцЬвого волнового двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 - элементы магнитной цепи двигателя; на фиг. 3 — деформация ротора со сплошными пластинами магнитопровода; на фиг. 4 — то же, при произвольном количестве полюсовых выступов на роторе; на фиг. 5 — то же, при числе полюсных выступов на роторе, кратном числу выступов на статоре.

Двигатель состоит из корпуса 1, установленного в нем статора 2 и ротора 3. Статор 2 содержит магнитопровод, набранный из пластин 4 с выступами 5, образующими полюса, на которых расположены катушки 6, шайбу 7 с прорезями.под полюса, жесткое колесо 8 волновой передачи. Ротор 3 содержит гибкое зубчатое колесо 9, магнитопровод, состоящий из пластин

10 с полюсными выступами 11 по внешнему диаметру, отогнутыми в сторону рабочего зазора, поджимающей пружины 12. Ротор 3 установлен на валу 13 в корпусе 1 и щите 14 с помощью подшипников 15.

Для образования торцовых полюсных поверхностей выступы 5 и 1 1 пластин

4 и 10 загнуты навстречу друг другу и.образуют рабочий зазор.

Для того, чтобы плоскость гибкого зубчатого колеса 9 по всей поверхности сопрягалась с первой пластиной

t0 магнитопроврда ротора, а первая и последующие пластины .10 не деформировались:за пределами гибкого зубча1111236 того колеса 9, загиб выступов первой пластины 10 ротора произведен по диаметру, охвать1вающему гибкое зубчатое колесо 9, " выступы последующих пластин загнуты до полного прилега- 5 ,ния друг к другу.

Для одинаковой степени насыщения участков магнитной цепи двигателя во всех условиях эксплуатации число пластин 4 в пакете статора может быть1О незначительно большим числа пластин

10 на роторе.

Двига.ель работает следующим образом. 1

При подаче питания на катушки активные поверхности полюсов статора 2 и ротора 3, сокращая воздушный зазор, деформируют гибкое зубчатое колесо 9 до полного зацепления с жестким зубчатым колесом 8. Прн последовательном переключении катушек зона деформации и зацепления перемещается, осуществляя посредством кинематических преобразований в волновой зубчатой передаче вращение выход- 25 ного вала 13.

Деформация магнитопровода ротора не имеет особенностей по сравнению с деформацией в известных торцовых волновых двигателях, т.е. закон из- ЗО менения деформации ротора в общем случае соответствует закону К, -Ф,,-соз1 с(. где И, — деформация ротора на участке с угловой координатой о ., Уд „- максимальное значение ра- . диальной деформации ротора (в зоне полного зацепления); и — число волн деформации,обычно принимают п 2.

Минимальное количество полюсных выступов на статоре для волновых электродвигателей должно быть не менее 8, так как шаг МДС, исходя из условия достижения максимального момента при переключении фаз, должен быть равен 45 геометрическим градусам (на фиг. 2 упрощенно показано меньшее количество полюсных выступов. на статоре).

При включении катушек двух диаметральных полюсов в цель питайия полюсные выступы 11 ротора, противолежащие активным (включенным в цепь питания) полюсным выступам статора, притягиваются к ним, при этом образуются две волны деформации ротора (характер деформации представлен на фиг. 3, где показан статор с полю: сами 1 -8 ) .

Иэ условия передачи вращающего момента соотношения жесткости магнитопровода ротора и гибкого колеса волновой. передачи обычно выбирают так, что жесткостью магнитопровода можно пренебречь, а упругие свойства ротора определяются только упругостью гибкого колеса. При этих условиях и включении катушек полюсов 1 и 5 даформация ротора со сплошными пластинами магнитопровода (фиг. 3) и пластинами, имеющими выступы (упрощенно показано на фиг. 2), практически одинакова.

Однако при произвольном количестве полюсных выступов на пластинах ротора (1 — 20 s соответствии с фиг. 4) над полюсными выступами смежных фаз статора находятся участки ротора с разной магнитной проводимостью, так, например, над полюсом

5"- два выступа ротора с одним пазом (/. между ними, над полюсом 6 — три выступа с двумя пазами, что приводит при работе двигателя к погрешности по углу и пульсации вращающего момента. При нечетном количестве выступов на роторе двухволнового двигателя имеет место динамическая несбалансированность ротора, так как диаметрально расположенные участки магнитной цепи одной фазы содержат участки ротора с различной магнитной проводимостью и различной массой.

Фиг. 5 иллюстрирует расположение полюсных выступов ротора, число которых кратно числу1выступов на статоре.

При любом положении ротора все участки ротора и статора находятся в одинаковых условиях, т.е. имеют одинаковые магнитные и механические характеристики, что имеет место только при условии, когда число полюсных выступов на роторе кратно числу выступов на статоре.

Конструкция двигателя позволяет упростить по сравнению.с прототипом ,конструкцию двигателя, так как ста" тор и ротор геометрически подобны, изготовлены из одного исходного материала заготовок с применением общей. оснастки; повысить энергетические характеристики двигателя, так как магнитный поток направлен только вдоль шихтовки ротора и статора, при

111 этом рабочий воздушный зазор между полюсами статора и ротора минимален и не содержит конструкционных элемен-1 тов волновых передач (как показывают экспериментальные исследования, в двигателях без гибкого элемента в рабочем зазоре магнитная индукция возрастает приблизительно в 1,5 раза); повысить надежность двигателя посредством исключения фрикцнонного контакта между полюсами статора и магнитопроводом ротора., создающего паразитный момент при работе двигателя, что

1236 6 обеспечивается минимальным расстоянием между центрами возникновения тяговых усилий и зубчатыми венцами, а также действием тяговых усилий на элементы магнитопровода ротора только на растяжение после входа в зацепление элементов волновых передач в рабочей зоне; осуществить построение базовой модели торцового волнового электродвигателя с оптимальными характеристиками для всех габаритов раэмерно-параметрического ряд °

1111236

queue.4

Составитель З.Горник

Редактор Л.Алексеенко Техред С .Легеза Корректор В.Синицкая

Заказ 6324/43 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4