Преобразователь малых возвратно-поступательных перемещений во вращательное движение

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.12;79 (21) 2854003/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. з

F16 Н 31/00

F 16 Н 29/00

F15 В 21/12

Гееударствеиинв кенитет ио делан изебретеиий и открытий

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 05.09.81 (53) УДК 62-522 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. Г. Иванов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАЛЫХ ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ

ДВИЖЕНИЕ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к преобразователям малых возвратно-поступательных перемещений во вращательное движение, и может быть использовано в системах автоматики, в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен пневмодвигатель прерывистого движения, содержащий короткоходовой пневматический силовой привод возвратно-поступательного движения, выполненный в виде мембраны с жестким центром и возвратной пружиной, связанный с исполнительным штоком, передающим движение храповому механизму с устройством для автоматического распределения воздуха. В данном устройстве возвратно-поступательное перемещение преобразуется во вращательное движение с 15 помощью штока и храпового механизма, состоящего из зубчатого колеса и защелки, обеспечивающей однонаправленность его вращения (1) .

Недостатком устройства является недостаточная надежность, обусловленная наличием трущихся поверхностей храпового механизма.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь малых возвратно-поступательных перемещений во вращательное движение, содержащий короткоходовой силовой привод, статор и явнополюсный ротор с их магнитоприводами, связанный с короткоходовым силовым приводом. Это устройство выполнено в виде электрической машины со статором и ротором, а магнитная система статора содержит набор радиально-подвижных полюсов, связанных с короткоходовыми силовыми приводами, выполненными например, в виде сильфонов, управляемых распределительным устройством, жестко соединенным с явнополюсным ротором.

Устройство работает следующим образом

Через обмотку ротора пропускают ток подмагничивания, который вызывает образование магнитного поля вокруг полюсов его магнитопровода. Благодаря перемещениям подвижных полюсов статора магнитное поле ротора становится асимметричным относительно его полюсов При этом возникает магнитная сила, направленная в сторону уменьшения воздушных зазоров маг859727

25

Зо

50

55 нитной цепи. С помощью распределительного устройства и сильфонов радиально-подвижные полюсы статора перемещаются таким образом, что магнитное поле ротора всегда смещено относительно его полюсов в одну сторону. Это приводит к возникновению вращательного момента сил на валу ротора.

Таким образом, энергия возвратно-поступательного движения, подведенная к подвижным полюсам статора преобразуется в энергию вращательного движения ротора (2).

Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная сложностью конструкции статора, содержащего распределительный механизм и большое количество радиально-подвижных полюсов.

Eknuь изобретения — повышение надежности работы.

Указанная пель достигается тем, что в преобразователе малых возвратно-поступательных перемещений во вращательное движение, содержащем короткоходовой силовой привод, статор и явнополюсный ротор с их магнитопроводами, связанный с короткоходовым силовым приводом, преимущественно мембранным, магнитопровод статора снабжен соосно установленными с ним тремя магнитопроводящими шайбами, крайние из которых на внешних плоскостях имеют равномерно размещенные по внутреннему контуру шайбы зубчатые наконечники, и обращенными один к другому одноименными полюсами кольцевыми магнитами, каждый из которых размещен между средней шайбой и одной из крайних шайб, а ротор выполнен в виде зеркально расположенных на его валу на расстоянии, равном толщине средней шайбы статора. двух цилиндрических магнитопроводов, каждый из которых состоит из гладкой части высотой равной расстоянию между средней и крайними шайбами статора, и зубчатой части, зубцы которой расположены вдоль образующих ротора.

При этом зубцы ротора выполнены прямоугольной формы, а зубчатые наконечники статора выполнены скошенными с шагом в 2 — 4 раза большим ширины прямогольных зубцов ротора.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — условно развертка статора и ротора.

Преобразователь содержит короткоходовой силовой привод 1, статора 2 и явнополюсный ротор 3 с их магнитопроводами 4 и 5 соответственно. Ротор 5 связан с короткоходовым силовым приводом 1. Магнитопровод 4 статора 2 снабжен соосно установленными с ним тремя магнитопроводящими шайбами 6 — 8, крайние 6 и 8 из которых на внешних плоскостях 9 и 10 соответственыо имеют зубчатые наконечники 11 и 12, равномерно размещенные по внутреннему контуру 13 и 14 соответствующей шайбы

6 и 8. Магнитопровод 4 снабжен также обращенными один к другому одноименными полюсами N или S кольцевыми магнитами

15 и 16, каждый из которых размещен между средней шайбой 7 и одной из крайних шайб 6 и 8.

Ротор 3 выполнен в виде зеркально расположенных на его валу 17 на расстоянии, равном толщине средней шайбы 7 статора 2, двух цилиндрических магнитопроводов 18 и

19, каждый из которых состоит из гладкой части 20 и 21 соответственно высотой, равной расстоянию между средней 7 и крайними

6 и 8 шайбами статора 2, и зубчатой части

22 и 23, зубцы 24 и 25 которой расположены вдоль образующих ротора 3.

При этом зубцы 24 и 25 ротора 3 выполнены прямоугольной формы, а зубчатые наконечники 11 и 12 статора 2 выполнены скошенными с шагом, в 2 — 4 раза большим ширины прямоугольных зубцов ротора (фиг. 3).

Совмещенная развертка статора и ротора (фиг. 3) содержит зону 26 перекрытия средней шайбы 7 статора 2 с цилиндрическими магнитопроводами 18 и 19 ротора 3, активную зону 27 перекрытия и пассивную зону 28 перекрытия зубчатых наконечников 11 и 12 статора 2 с цилиндрическими магнитопроводами 18 и 19 соответственно ротора 3.

Устройство работает следующим образом.

Ротор 3 расположен с небольшим зазором внутри шайб 6 — 8 статора 2. Короткоходовой силовой привод 1 придает ротору 3 возвратно-поступательное движение около своего среднего положения. Когда ротор находится в крайнем положении (например нижнем), один из его цилиндрических магнитопроводов 18 (верхний) шунтирует магнитное поле одного из магнитов 15 (верхнего). При этом шунтирующий магнитный поток в основном проходит по зоне 26 перекрытия (фиг. 3) от средней шайбы 7 статора 2 через воздушный зазор к цилиндрическому магнитопроводу 18 ротора 3 и от него через воздушный зазор поступает по зоне 27 перекрытия на зубчатые наконечники 11 шайбы 6. Этот магнитный поток. вызывает вращающий момент ротора 3, который определяется формулой Максвелла:

М 1 Ф йб

2 dg где М вЂ” вращающий момент магнитных сил; ф — магнитный поток магнита 15, протекающий через цилиндрический магнитопровод 18; — --изменение проводимости G воздушG (1 ного зазора между статором 2 и ротором 3 при повороте ротора на угол dq.

859727

Величина пропорциональна изменению площади эоны 27 перекрытия при повороте ротора 3 на угол de.

Магнитная сила, приложенная к ротору стремится повернуть его так, чтобы проводи5 мость G воздушных зазоров была максимальной. Это положение соответствует максимальной площади зоны 27 перекрытия, когда зубцы 24 прямоугольной формы находятся на конце скошенных зубчатых наконечников 11 у их катетов, перпендикулярных шайбе 6.

Зоны 27 и 28 перекрытия смещены по фазе на половину шага зубцов 24 и 25. Это достигается соответствующим взаимным положением верхней и нижней половины указанных зубцов статора 2 и ротора 3. Пассивная зона 28 перекрытия характеризуется взаимодействием сил магнитного потока рассеивания. Этот магнитный поток хотя и в несколько раз меньше основного потока G, íî его влияние оказывается существенным при прохождении зубцов 24 от одного наконечника 11 к другому. При этом возникает момент, сил направленный навстречу основному двигательному моменту. Для уменьшения этого отрицательного явления в пассивной зоне 28 перекрытия участвует кроме зубцова >>

24, также магнитопровод 18. Это существенно уменьшает величину — — и соответственdG

d

М. Таким образом, перемещение ротора 3 посредством короткоходового силового при- щ вода 1 от среднего положения в одну сторону вызывает за счет магнитных сил поворот ротора на угол, равный половине шага зубчатых наконечников 11 и 12. Перемещение ротора от среднего положения в другую сторону приводит к очередному повороту его на половину шага и далее колебательный процесс преобразуется во вращательное движение ротора.

Надежность предлагаемого устройства повышается за счет простоты конструкции, не содержащей распределительного механизма и использующей энергию колебательного движения от одного короткоходового силового привода.

Формула изобретения

1. Преобразователь малых возвратнопоступательных перемещений во вращательное движение, содержащий короткоходовой силовой привод, статор и явнополюсный ротор с их магнитопроводами, связанный с короткоходовым силовым приводом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, магнитопровод статора снабжен соосно установленными с ним тремя магнитопроводящими шайбами, крайние из которых на внешних плоскостях имеют равномерно размещенные по внутреннему контуру шайбы зубчатые наконечники, и обращенными один к другому одноименными полюсами кольцевыми магнитами, каждый из которых размещен между средней шайбой и одной из крайних шайб, а ротор выполнен в виде зеркально расположенных на его валу на расстоянии, равном толщине средней шайбы статора. двух цилиндрических магнитопроводов, каждый из которых состоит из гладкой части, высотой равной расстоянию между средней и крайними шайбами статора и зубчатой части, зубцы которой расположены вдоль образующих ротора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что зубцы ротора выполнены прямоугольной формы, а зубчатые наконечники статора выполнены скошенными с шагом, в

2 — 4 раза большим ширины прямоугольных зубцов ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 407087, кл. F 15 В 21/12, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 267521, кл. F 16 Н 31/00, 1968 (прототип).

859727

1Х

2и

Рг. 2

1Уггг 2

2!

10цг 3

Составитель В. Штукарев

Редактор Т.Мермедштайн Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

Заказ 7514/57 Т и раж 1006 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4