Шаговый электродвигатель с катящимся ротором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тихоходном малоинерционном электроприводе. Изобретение позволяет повысить КПД и упростить конструкцию двигателя. Шаговый электродвигатель с катящимся ротором содержит статор 1 с опорной конической поверхностью 2, с обмотками 3 управления и зубчатой конической поверхностью 4, дисковый ротор 5 с зубчатой конической поверхностью 6 и упругий подвес 7, соединенный с одного торца с ротором 5, а с другого с выходным валом 8. При последовательном переключении катушек обмотки 3 зубчатая коническая поверхность 6 ротора обкатывает неподвижную зубчатую коническую поверхность 4 статора. Вследствие разницы зубьев на этих поверхностях ротор 5 имеет вращение вокруг своей оси с низкой частотой. Положительный эффект достигается за счет того, что угол β между поверхностью, образованной впадинами конических зубьев зубчатой поверхности статора и основанием делительного конуса зубчатой поверхности обкатывания статора, удовлетворяет соотношению COSβ*98(I-1)/I, где I - коэффициент редукции на зубчатых конических поверхностях обкатывания, а упругий подвес ротора выполнен в виде прорезной пружины. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 Н 02 К 41/06

ОПИСЛНИК ИЗОБРЕткниЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1 ь,р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4295477/24-07 (22) 13.08.87 (46) 15.12.89. Бюл. Р 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Е.M.Ãíóòîâ, А.Н.Данилов-Нитусов и А.И.Колосов (53) 621.313.33(088.8) (56) Proceedings of the First European Symposium on "Брасе Mechanisms

and Fribology", Switzerland Neuchatel 1983, 12-14 Oct. р. 194, f ig. 4.

Там же, р. 196, fig. 6. (54) ШАГОВЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ POTOPOM (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тихоходном малоинерционном электроприводе. Изобретение позволяет повысить КПД и упростить конструкцию двигателя. Шаговый электродвигатель с катящимся ротором содержит статор

1 с опорной конической поверхностью

2, обмотками 3 управления и зубчатой г

„„Я0„„1529365 А1

2 конической поверхностью 4, дисковый ротор 5 с зубчатой конической поверхностью 6 и упругий подвес 7, соединенный с одного торца с ротором 5, а с другого — с выходным валом 8. При последовательном переключении кату» шек обмотки 3 зубчатая коническая поверхность 6 ротора обкатывает неподвижную .зубчатую коническую поверхность 4 статора. Вследствие разницы зубьев на этих поверхностях ротор 5 имеет вращение вокруг своей оси с низкой частотой. Положительный эффект достигается sa счет того, что угол а между поверхностью, образованной впадинами конических зубьев зубчатой поверхности статора и основанием делительного конуса зубчатой поверхности обкатывания статора, удовлетворяет соотношению соз р ) (i-1)/i, где i — - коэффициент редукции на зубчатых конических поверхностях обкатывания, а упругий подвес ротора выполнен в виде прорезной пружины. 1 ил.

1529365

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тихоходном малоинерционном электроприводе.

Цель изобретения — повышение 1СПД . и упрощение конструкции.

На чертеже представлен электро:. двигатель, продольный разрез. очаговый электродвигатель состоит из статора 1 с опорной конической поверхностью 2, обмотками 3 управления и зубчатой поверхностью 4, дискового ротора 5 с зубчатой поверхностью 6, который установлен с углом наклона Р относительно плос-. кости основания делительного конуса зубчатой поверхности статора, причем центр основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора О, смещен относительно оси 0 0з делительного конуса зубчатой поверхности статора на величину е. Упругий подвес

7 выполнен в виде прорезной пружи- 25 ны, соединенной с одного торца с ротором 5„ а с другого — с выходным валом 8.

Исходя из необходимого угла наклона р ротора относительно плоскости основания делительного конуса зубчатой поверхности статора и величины радиусов R., и Е рассчитывают смещение центра основания делительного конуса зубчатой поверхнос; ти ротора относительно оси делительного конуса зубчатой поверхности статора по формуле е = К„соз р - R .

В предлагаемом двигателе угол наклона ротора определяют следующим образом:

1 е совp = —.+—

1 R

Из Формулы видно, что предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить угол наклона р ротора по сравнению с известными при одном и том же передаточном отношении i за счет наличия слагаемого =/R;, а также получить любое передаточное отношение при заданном угле наклона р за счет выбора величины е. Расстояние Ь = 0 0з определяют по Формуле где 0 — проекция центра основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора на ось делительного конуса зубчатой поверхности статора;

Oз — точка пересечения осей делительных конусов зубчатых поверхностей ротора и ста- тора.

Плоскость, проходящая через точку

0> и параллельная основанию делительного конуса зубчатой поь=.ðõíîñòè статора, определяет начало первого верхнего рабочего кольца прорезной пружины.

Вершина делительного конуса зубчатой поверхности ротора может лежать на любой точке оси симметрии

I ротора, а вершина делительного конуса зубчатой поверхности статора лежит на пересечении образующей делительного конуса зубчатой поверхности ротора или ее продблжения и оси симметрии статора. Термин "Прорезная пружина", принятый в данном случае, носит более широкий характер, чем принято в технике. Под этим термином понимается упругий элемент г ; с.нзвольной формы, обладающий следуюшими необходимыми характеристиками„ которые рассчитываются для каждого конкретного дви гателя:

1, радиальной жесткостью для обес печения постоянства величины смещения центра основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора на величину е, при этом радиальная жесткость должна быть как можно боль" ше, 2. крутильной жесткостью для передачи вращения выходному валу, которая должна обеспечить точную передачу момента выходному валу, 3. осевой жесткостью, которая должна обеспечивать необходимый изгиб прорезной пружины под действием силы притяжения, создаваемой обмотками статора и действующей на ротор, при этом осевая жесткость должна быть как можно меньше.

Шаговый электродвигатель работает следующим образом.

За счет подачи напряжения поочередно на одну или несколько соседних обмоток 3 статора 1 прорезная пружина 7 изгибается и вследствие перемещения по окружности силы притяже1529365

Ш-Z где z — число зубьев ротора, я — число зубьев статора, m - число фаз обмоток статора.

Эта формула справедлива при сим" метричной коммутации обмоток 3, т.е. в каждый момент времени напряжение подано на одинаковое число обмоток.

Составитель С. Пахомов

Техред Л.Олийнык Корректор ".×åðíè

Редактор А.Огар

Заказ 7756/52 Тираж 648 Подписное

ВНИИП11 Государ тненного комитета по изобретениям н Открытиям при ГКНТ СССР

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

ПрОИЭВОдетВЕняО-издатЕЛьекий комбинат "Латент", г.ужгop.>л, ул. Гагарина.101 ния, создаваемой обмотками статора, ротор 5 приводится в движение, при котором происходит обкатывание зубчатой поверхности 6 ротора по неподвижной зубчатой поверхности 4 статора. При этом благодаря высокой радиальной жесткости прорезной пружины обеспечивается постоянство величины смещения центра основания делительного конуса зубчатой поверхности ротора на величину е, а благодаря высокой крутильной жесткости вращение без закручивания с высокой точностью передается выходному валу 8, который получает дискретные перемещения с шагом

Таким образом, по сравнению с известными двигателями предлагаемое техническое решение проще эа счет наличия в подвесе одного элемента ,вместо двух и обладает лучшими удельными энергетическими показателями при Одном и том же передаточном отношении эа счет уменьшения электромагнитных потерь путем уменьшения

Воздушного зазора между ротором и статором и уменьшения потерь на трение в упругом подвесе вследствие исключения шарнира из конструкцип подвеса.

Формула изобретения

Шаговый электродвигатель с катящимся ротором, содержащий статор с

ОбмоткОЙ, дисковый ротОр, упругий поднес которого соединяет ротор с выходным валом, и зубчатые конические поверхности обкатывания статора и ротора, о т л и ч а .ю ш и и с я

20 тем, что, с целью повышения КПД и упрощения конструкции, угол р между поверхностью, образованной впадинам и зубьев зубчатой поверхности статора, и основанием доголнительно25 го конуса зубчатой поверхности обкатывания удовлетворяет соотношению

cosp, >

30 где 1 — коэффициент редукции на зубчатых конических поверхностях обкатывания, а упругий подвес ротора выполнен в виде прорезной пружины.