Соосный магнитный редуктор-мультипликатор узякова



Соосный магнитный редуктор-мультипликатор узякова
Соосный магнитный редуктор-мультипликатор узякова
Соосный магнитный редуктор-мультипликатор узякова

 


Владельцы патента RU 2579443:

Узяков Рафаэль Наильевич (RU)

Изобретение относится к электротехнике и машиностроению и может быть использовано в качестве редукторов и мультипликаторов. Техническим результат - повышение удельных характеристик. Соосный магнитный редуктор-мультипликатор содержит два ротора на постоянных магнитах с явно выраженными полюсами - быстроходный и тихоходный, трехэлементный ферромагнитный магнитопровод-статор, имеющий две соосные цилиндрические поверхности с явно выраженными зубцами, и корпус из немагнитного материала. Роторы имеют четное число полюсов - два и более, причем ротор тихоходного вала имеет число полюсов, в передаточное число раз большее, чем у быстроходного ротора. Цилиндрическая поверхность статора со стороны роторов имеет число зубцов, кратное трем, - по три на каждые два полюса ротора. Магнитные потоки полюсов быстроходного ротора сцепляются с магнитными потоками полюсов тихоходного ротора через статор. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и машиностроению, оно может быть использовано в качестве редукторов - механизмов для понижения угловой скорости и повышения вращающего момента, а также в качестве мультипликаторов - механизмов для повышения угловой скорости с понижением вращающего момента, с передаточным отношением большим, меньшим и равным единице.

Известны разнообразные магнитные редукторы, которые работают по принципу механических редукторов - непосредственного взаимодействия ведущего зубчатого колеса с ведомым колесом, но только через магнитное взаимодействие, а не механическое. При этом сохраняются кинематические характеристики, аналогичные механическим редукторам (см. например, Ганзбург Л.Б., Федотов А.И. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов. Справочник. Л.: Машиностроение. 1980.)

Общим недостатком известных устройств является то, что величина вращающих моментов магнитных редукторов значительно меньше, чем механических. В связи с чем данные механизмы не нашли широкого практического применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трехфазный синхронный электродвигатель с ротором на постоянных магнитах, содержащий вал, установленный на подшипниках, на котором закреплен ротор на постоянных магнитах с явно выраженными магнитными полюсами и статор с явно выраженными зубцами, причем зубцы статора имеют три группы (элемента) для трех фаз, в котором индуцируется вращающееся магнитное поле в результате прохождения трехфазного переменного тока по обмоткам, намотанным вокруг зубцов статора. При синхронной скорости вращения ротора с полем статора, полюса ротора сцепляются с вращающимся магнитным полем статора (см., например, Н.И. Волков. Электромашинные устройства автоматики: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1986).

Недостатком устройства является, по определению, необходимость подключения к сети переменного тока, сложность пуска и невозможность редуцирования механической энергии.

Вторым наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является электромагнитная муфта-редуктор с герметизирующим экраном, содержащая ведущее звено в виде электромагнита с одной или большим числом пар полюсов ,расположенное в цилиндрической полости неподвижного экрана, имеющего встроенные ферромагнитные элементы - статор и ведомое звено - ферромагнитный якорь, имеющий два зубца, расположенный во внутренней полости экрана-статора. Ферромагнитные элементы статора на стороне ведущего звена имеют восемь пар полюсов, а на стороне ведомого - четыре пары полюсов, в результате чего ведомое звено вращается в два раза быстрее ведущего звена (см. описание изобретения к патенту RU №2451382 от 20.05.2012).

Недостатком устройства является энергозависимость, сложность конструкции статора и сцепление звеньев замыканием магнитного потока через один-два ферромагнитных зубца.

Задачей изобретения является, используя принципы работы синхронных электродвигателей с роторами на постоянных магнитах, создать энергонезависимое устройство преобразования параметров механической энергии - редуктор-мультипликатор для практического использования в машиностроении.

Поставленная задача решается тем, что соосный магнитный редуктор-мультипликатор Узякова содержит установленные на подшипниках два вала - быстроходный и тихоходный, на которых закреплены роторы на постоянных магнитах с явно выраженными полюсами, трехэлементный ферромагнитный магнитопровод-статор, имеющий две цилиндрические соосные поверхности с явно выраженными зубцами и корпус из немагнитного материала. Ротор быстроходного вала имеет четное число полюсов - два и более. Ротор тихоходного вала имеет также четное число полюсов - два и более, в передаточное число раз большее, чем у быстроходного ротора. Цилиндрическая поверхность статора со стороны быстроходного ротора имеет число зубцов, кратное трем, - по три на каждые два полюса быстроходного ротора, а со стороны тихоходного ротора цилиндрическая поверхность статора имеет также число зубцов, кратное трем, - по три на каждые два полюса тихоходного ротора. Между роторами и статором имеется зазор минимально возможной величины. Магнитные потоки всех полюсов быстроходного ротора сцепляются со всеми полюсами тихоходного ротора через ферромагнитный магнитопровод-статор. Принудительное вращение любого из роторов приводит к повороту магнитного поля в статоре и соответствующему повороту второго ротора. Сила одновременного сцепления магнитных потоков всех полюсов роторов на постоянных магнитах значительно больше, чем сила сцепления при замыкании магнитного потока через один-два ферромагнитных зубца, в большинстве известных магнитных редукторах, благодаря чему передаваемые вращающие моменты будут больше при одинаковых габаритно-весовых показателях.

Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена принципиальная схема соосного магнитного редуктора-мультипликатора Узякова (корпус и валы не показаны), а на фигуре 2 представлена схема сечения Α-A (корпус не показан).

Представленная на фигуре 1 и фигуре 2 схема изобретения состоит из следующих основных элементов: быстроходного ротора 1, установленного на быстроходном валу 6, содержащего две пары полюсов, тихоходного ротора 2, установленного на тихоходном валу 7, содержащего восемь пар полюсов, и статора, состоящего из трех ферромагнитных магнитопроводов 3, 4 и 5 (выделены различной штриховкой), установленных соосно, между которыми имеется значительный осевой зазор (заполненный немагнитным материалом не показан). Каждый ферромагнитный магнитопровод имеет со стороны быстроходного ротора зубцы, число которых равно числу пар полюсов быстроходного ротора (для представленной схемы два), а со стороны тихоходного ротора зубцы, число которых равно числу пар полюсов тихоходного ротора (для представленной схемы восемь).

Магнитный редуктор-мультипликатор Узякова работает следующим образом. При вращении любого из роторов происходит поворот магнитного поля в статоре и соответствующий поворот второго ротора. Если ведущим звеном будет быстроходный ротор, мы получаем редуктор (для представленной на фигуре 1 и фигуре 2 схемы с передаточным отношением i=4). Если ведущим звеном будет тихоходный ротор, мы получаем мультипликатор (для представленной на фигуре 1 и фигуре 2 схемы с передаточным отношением i=0,25). Таким образом, наличие постоянных магнитов в быстроходном и тихоходном роторах увеличивает магнитный момент сцепления роторов. В передаточное число раз большее число полюсов тихоходного ротора, чем у быстроходного ротора, обеспечивает соответствующее изменение угловых скоростей. Трехэлементный статор, цилиндрические поверхности которого, обращенные к роторам, имеющие число зубцов, кратное трем, - по три на каждые два полюса ротора, обеспечивает плавное направленное вращение магнитного поля (как в трехфазном электродвигателе) и одновременное сцепление через статор магнитных потоков всех полюсов быстроходного и тихоходного ротора, при этом одни полюса быстроходного ротора (например, S) сцепляются с противоположными полюсами тихоходного ротора (N) через один ферромагнитный элемент статора, а вторые полюса быстроходного ротора (например, Ν) сцепляются с противоположными полюсами тихоходного ротора (S) через два ферромагнитных элемента статора, при вращении сцепление полюсов через один или два ферромагнитных элемента статора поочередно меняется.

Потери мощности предложенного магнитного редуктора-мультипликатора определяются как сумма потерь мощности в подшипниках и в статоре от перемагничивания и от вихревых токов, для снижения последних статор изготавливается методом порошковой металлургии, так как столь сложную геометрическую форму трудно изготовить шихтованной.

Компьютерное моделирование в программах комплексного моделирования электромагнитного поля методом конечных элементов «FEMM 4.2» и «ansoft maxwell 16» показало работоспособность и высокую эффективность предлагаемого изобретения.

Соосный магнитный редуктор-мультипликатор, содержащий установленные на подшипниках два вала, быстроходный и тихоходный, на которых закреплены роторы с явно выраженными полюсами, ферромагнитный магнитопровод-статор, имеющий две соосные цилиндрические поверхности с явно выраженными зубцами, и корпус из немагнитного материала, отличающийся тем, что оба ротора изготовлены на постоянных магнитах и имеют четное число полюсов - два и более, при этом тихоходный ротор имеет число полюсов, в передаточное число раз большее, чем у быстроходного ротора, статор состоит из трех соосных ферромагнитных элементов, между которыми имеется осевой зазор, а цилиндрические поверхности статора, обращенные к роторам, имеют число зубцов, кратное трем, - по три на каждые два полюса ротора, магнитные потоки полюсов быстроходного ротора сцепляются с магнитными потоками полюсов тихоходного ротора через статор, при этом полюса одной полярности быстроходного ротора сцепляются с полюсами второй полярности тихоходного ротора через один ферромагнитный элемент статора, а полюса второй полярности быстроходного ротора сцепляются с полюсами первой полярности тихоходного ротора через два ферромагнитных элемента статора, при вращении сцепление полюсов через один или два ферромагнитных элемента статора поочередно меняется.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к магнитным редукторным передачам и может быть использовано в различных отраслях. Магнитная передача содержит ведущие и ведомые элементы, магнитопроводы, постоянные магниты и экран.

Изобретение относится к щелевой трубе (39) и способу изготовления такой трубы. Гидравлическая машина и приводной мотор могут быть помещены в корпус, если в электромоторе между ротором и статором осуществляется разделение посредством трубчатой конструктивной части - так называемой щелевой трубы (39).

Изобретение относится к электротехнике, к высокотемпературным газоохлаждаемым реакторам. Технический результат состоит в достижении полного уплотнения, что обеспечивает управляемость и надежность работы с большим вращающим моментом, длительный и стабильный срок службы, частые пуски и остановки, и т.п.

Изобретение относится к электротехнике машин и может быть использовано для демпфирования механических колебаний в машинах, системах автоматического регулирования и т.п.

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к муфтам. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к магнитным муфтам, предназначенным для соединения валов, и может найти применение в качестве редуктора в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для привода магнитной подвесной дороги и подъемников. .

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано для пуска механизмов и регулирования скорости вращения и позволяет обеспечить режим торможения производственного механизма.

Изобретение относится к электротехнике о Цель изобретения - повышение динамической устойчивости муфтыо Магнитная муфта содержит наружную 1 и коаксиальную ей внутреннюю полумуфты, разделенные неподвижным немагнитным металлическим экраном.

Изобретение относится к электротехнике Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и надежности. .

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к бесступенчатым вариаторам. Вариатор состоит из ведущего и ведомого звеньев.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к планетарным передачам. Односателлитная планетарная передача состоит из ведущего центрального колеса, сателлита и водила.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к редукторам с зубчатыми передачами. Редуктор с плавающим колесом и многоступенчатая реверсируемая трансмиссия с плавающим колесом содержат: переднюю планетарную зубчатую передачу, заднюю планетарную зубчатую передачу, плавающее колесо с двумя зубчатыми венцами.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в цилиндрических зубчатых передачах с колесами большого диаметра. Зубчатая передача состоит из пары сопряженных зубчатых колес, установленных в корпусе передачи, - колеса малого диаметра и колеса большого диаметра, состоящего из диска, ступицы, посредством которой установлено на валу с осью вращения и зубчатого венца.

Изобретение относится к приводным устройствам, а именно к редукторному электродвигателю (мотор-редуктору). Электродвигатель содержит корпус, в котором размещены статор, ротор и планетарно-цевочный редуктор.

Изобретение относится к вариаторам. Зубчатый вариатор содержит ведущий вал, симметричные полудиски с зубчатыми полувенцами, вращающий переключатель, сателлитные шестерни и зубчатые валы, соединительную вилку, переключающий механизм, выходной вал.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в редукторных передачах с внешним и внутренним зацеплением, в угловых передачах, в реечных передачах.

Изобретение относится к велосипедной каретке. Каретка включает педальный механизм.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении вакуумного технологического оборудования. Способ изготовления волновой герметичной передачи предусматривает следующие операции: гибкое герметичное звено, установочный фланец, дно, входное и выходное звенья деформируют предварительно с внешней стороны; установке гибкой негерметичной оболочки в герметичную оболочку предваряют установку втулки; при сборке/разборке используют сквозные резьбовые отверстия; подшипниковые опоры устанавливают на хвостовике герметичного звена и в корпусе; в резьбовые отверстия крышки и трубы ввинчивают винты.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в цилиндрических зубчатых передачах с колесами большого диаметра. Зубчатая передача состоит из пары сопряженных зубчатых колес, установленных в корпусе передачи, - колеса малого диаметра и колеса большого диаметра, состоящего из диска, ступицы и зубчатого венца.

Изобретение относится к магнитным редукторным передачам и может быть использовано в различных отраслях. Магнитная передача содержит ведущие и ведомые элементы, магнитопроводы, постоянные магниты и экран.
Наверх