Устройство для передачи угловых перемещений с усилением вращающего момента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2б.08. 81 (21) 3333589/24-07

t$g) М Кд 3 с присоединением заявки Ко

Н,02 К 24/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15Ш83- Бюллетень М 2 (ЩУДК621.313.334 (088.8) Дата опубликования описания 1 0183 (72) Автор изобретения

Х.М.Сунгатуллин (71) Заявитель,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

С УСИЛЕНИЕМ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к электрическим машинам, работающим в качестве усилителей вращающего момента и может быть применено в системах автоматики.

Известно устройство для усиления крутящего момента, содержащее сельсин-датчик и сельсин-приемник, работающие в трансформаторном режиме, усилитель сигнала сельсина-приемника, исполнительный двигатель и редуктор (1) .

Недостатком такого усилителя крутящего момента является его сложность.

Более близко к предлагаемому устройство угловых перемещений с усилением вращающего момента.

В этом устройстве статор соединен с основным ротором через редуктор.

Между поверхностью редуктора и расточкой статора установлен полый короткозамкнутый ротор.. Ось МДС ротора смещается относительно оси МДС статора, возникает крутящий момент, .под воздействием которого полый короткозамкнутый ротор вращается в соответ.— ств„.ющую сторону, поворачивая выходной вал с соответственно большим крутящим моментом (2j . /

Вращающий момент на выходном валу создается асинхронным двигателем с полым ротором, с характерным для подобных двигателей низким КПД, обусловленным значительной величиной их немагнитного,зазора, что приводит к соответствующему снижению КПД устрой- ства.

Кроме того, при отклонении ротора под воздействием крутящего момента на входном валу от исходного положения, в котором линии действия векторов магнитных потоков роторной и статорной обмоток совпадают, возникает крутящий момент,,направленный противоположно моменту на входном валу и обусловленный взаимодействием магнитного потока ротора как с магнитным потоком статора, так и с магнитными потоками. .Недостатком известного устройства является то,;что в нем создается противодействующий крутящий момент, яв25 ляющийся дополнительной нагрузкой на входном валу, увеличивающей затраты мощности на его вращение и снипа» ет тем самым усиление по мощности устройства,и, при. фиксированном пере30 .латочном отношении между входным и

989693 выходным валами, усиление крутящего момента.

Целью изобретения является повыше" ние коэффициента усиления вращающего момента.

Для достижения этой цели в устрой- стве для передачи угловых перемеще ний с усилением вращающего момента, содержащем электродвигатель и электромеханический преобразователь, послед,ний выполнен в виде двуХ дросселей насыщения с цилиндрическими замкну" тыми магнитными системами, в средней части которых выполнен кольцевой вы" ступ, а на его внутренней поверхности выполнены две кольцевые канавки, а внутри каждого выступа с зазором . размещены цилиндрические магнитопроводы, ширина которых равна ширине кольцевых выступов, а на внешней поверхности магнитопроводов выполнены две кольцевые канавки, размеры и pac"" положение которых по ширине магнитопроводов совпадают с размерами и расположением канавок на внутренней поверхности кольцевого выступа, причегл ширина канавок больше ширины зубцов, образующих канавки, а цилиндрические магнитопроводы размещены на. валу с толкателем, расположенным в пазу маг.нитопроводав, установленных с возможностью перемещения и смещенных между собой вдоль вала .в противоположные стороны относительно середины кольцевых выступов на ширину их зубцов, в магнитной системе каждого дросселя: установлены направляющие, проходящие 35 через пазы, выполненные на периферии цилиндрических магнитоправодов, уста" новленных с возможностью аксиальнаго перемещения вдоль них совместно с валом, причем на концах вала установ- 4Q лены с возможностью поворота втулки, связанные с валом резьбавым соединением, а выходные обмотки дросселей насыщения включены в цепь питания электродвигателя, выходной вал которого соединен с валом преобразователя °

Кроме того, в качестве электродвигателя может быть взят двигатель лос" тоянного тока с независимым возбужде"50 нием, устройство содержит два двух" полупроводниковых выпрямителя, в плече каждого из которых включены выходные обмотки дросселей насыщения, причем у выпрямителей. соединены входы и разнополярные выходы, электродвигатель подключен к выходам выпрямительных мостов.

Кроме того, электродвигатель может быть универсальным коллектарным, к одному зажиму якорной цепи которо- 6О

ro подключено начало одной выходной обмотки одного дросселя, а к другому зажиму подключен конец другой выход. ной обмотки того же дросселя, одна выходная обмотка другого дросселя 65.подключена к началам обмоток первого дросселя, а другая — к их концам.

Кроме того, на кольцевых выступах могут быть установлены постоянные магниты.

Между валом электродвигателя и валом преобразователя может быть установлен редуктор. !

На фиг. 1 изображено устройство передачи вращающего момента, общий вид на фиг. 2 — электрическая схема. включения элементов чстоойства; на фиг.3схема включения с электродвигателем постоянного тока устройства с универсальным коллекторным двигателем переменного тока.

Устройство содержит (фиг. 1) соасно расположенные .магнитопроводы 1 цвух идентичных дросселей насыщения

2 и 3 с расположенными на их торца"

1

ых частях 4 выходными обмотками 5 с кольцевыми выступами б в их средней части, на которых размещены обмотки насыщения 7 с указанными на фиг, 1 направлениями протекания токов в них. Выходные обмотки 5, расположены на противоположных торцовых частях 4 каждого магнитаправода 1 по две на каждой торцовой части, чта создает равные по модулю магнитные потоки, и включены так, что зти маг" нитные потоки совпадают по направлению в цилиндрической части магнитопроводов 1. По продольной аси устройства проходит вал управления 8, приводимый во вращение через шлицевое соединение со шлицевой втулкой 9, жестко закрепленной на входном валу

10 и вращающейся в опоре 11. На друroM конце вал управления 8 соединен посредством правовинтавога резьбоваlа соединения с резьбовой втулкой 12, жестко соединенной с валом 13 двигателя постоянного тока 14 с независи-. мым возбуждением. На валу управления

8 расположены с воэможностью праворачивания относительно него два идентичных цилиндрических магнитопровода 15 длиной, равной ширине кольцевых выступов б, служащие для комму" тации магнитных потоков обмоток насыщения 7. Вал управления 8 имеет кольцевые толкатели 16, посредством которых через пазы 17 в цилиндрических магнитоправодах 15 последним сообщается поступательное движение по продольным направляющим 18, фиксирующим угловое положение цилиндрических магнитопроводов 15,.проходя.. через отверстия в них, и закрепленным в торцовых частях 4 магнитопроводов 1, На кольцевых выступах б и на цилиндрических магнитопроводах 15 вы полнены канавки с ширицой канавок и зубцов, равной ширине соответствующих элементов кольцевых выступов б, 989693

Формула изобретения

1. Устройство для передачи угловых перемещений с усилением вращающего момента, содержащее электродвигатель и электромеханический преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента усиления вращающего момента, электромеханический преобразователь выполнен в виде двух дросселей насыщения с цилиндрическими замкнутыми магнитными системами, в средней части которых выполнен кольцевой выступ, а на его Внутренней поверхности выполнены две кольцевые канавки, внутри каждого выступа c зазором размещены цилиндрические магнитопроводы, ширина которых равна. ширине кольцевых выступов, а на внешней поверхности магнитопроводов против поверхности кольцевых выступов выполнены две кольцевые канавки, размеры и распо" ложение которых по ширине магнитопроводов совпадают с размерами и расположением канавок на внутренней поверхности кольцевого выступа, причем ширнна. канавок больше шиРины зубпричем ширина канавок вдвое большая ширины зубцов.

Расположение кольцевых толкателей

16 на валу управления 8 и, соответственно, расположение цилиндрических магнитопроводов 15, таково; что пос- 5 ледние смещены от йоложения, в котором .поперечные оси оимметрии цилиндрических магнитопроводов 15 и соответствующих им кольцевых выступов б совпадают, на ширину зубцов в проти- )p

;воположные сторонй.

Якорная цепь двигателя постоянного тока 14 (фиг. 2) подсоединена к сети переменного тока через два па" раллельно и противоположно включенных выпрямителя на выпрямительных

Ьлементах 19-26, и последовательно выпрямительными элементами каждого из выпрямителей включены выходные обмотки 5 одного из дросселей насыщения 2 или: 3, обозначенные на электрической схеме 27-30. Полярность постоянного напряжения выпрямителей 19-22 и 23-26 такова„ что якорь двивращается B Tgj KG сторо что и входной вал 10.

При использовании универсального коллекторного двигателя,с независящим возбуждением, питаемого переменным током, рабочие обмотки 27-28 дросселя 2 включены (фиг . 3) последовательно с якорной цепью этого двигателя, а рабочие обмотки 31-32 дросселя

3 подключены своими выводами к нача.лам и к концам рабочих обмоток 27-28 дросселя 2. 35

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии магнитная ..проводимость зазора между цилиндрическими магнитопроводами 15 и сост- 4О

Ветствующими им. кольцевыми выступами б мала, а следовательно, магнитный поток обмоток насыщения 7 мал, индуктивное сопротивление выходных обмоток дросселей велико и напряжение на якоре двигателя 14 отсутствует. С поворотом входного вала 10 на некоторый угол в направлении, показанном на фиг. 1, вал управления 8, вворачиваясь в резьбовую втулку 12 5О с правой резьбой, смещается в устройстве по фиг. 1 вправо, смещая вправо .и цилиндрические магнитопроводы 15, что приводит к увеличению магнитной проводимости зазора между цилиндричес-55 ким магнитонроводом 15 и кольцевым выступом 6 дросселя 2, тогда как магнитная проводимость такого же зазора дросселя 3 уменьшается. Индуктивное сопротнвление выходных обмоток

27-30 дросселя 2 уменьшается и на выходе выпрямителя 19-22 появляется постоянное напряжение. Поворот вала двигателя 14 приводит к повороту резьбоьой втулки 12 и соответствующему смещению (фиг. 1) влево вала управле- 65 ния 8 и связанных с ним цилиндричесих магнитопроводов 15,.что приводит увеличению индуктивного сопротивления выходных обмоток дросселя 2 и к уменьшению напряжения.на якоре дви- гателя 14, которое становится равным нулю после поворота его вала на тот же угол, что и входной вал 10.

При повороте входного вала 10 в— другую сторону устройство работает, (аналогичным образом, с той разницей, что напряжение на якорь двигателя 14, имеющее в этом случае другую поляр» ность, поступает через выходные обмотки 31-34 дросселя З.и выпрямитель

23-26.

Повышение КПД усилителя крутящего момента позволяет уменьшить потребляемую им из сети для создания той же мощности на выходном валу энергию, приводя к ее экономии, и уменьшить нагрузку, а, следовательно, и. габаритные размеры обмоток Устройства.

Отсутствие в данном устройстве элемента, создающего противодействую-. щий момент, обуславливает ряд его дополнительных достоинств, к которым прежде всего относятся повышение его ЕПД и быстродействия.

Кроме того, в процессе отработки заданного угла поворота входного ва-, ла последний не возвращается в исходное положение, что в ряде случаев, в частности при усилении вращающего момента серводвигателей, является дополнительным достоинством данного устройства.

989693 цов, образующих канавки, а цилиндрические магнитопроводы размещены на валу с закрепленным на нем толкателем, расположенным в пазу магнитопроводов, установленных с возможностью перемещения и смещенных между собой 5 вдоль вала в противоположные стороны относительно середины кольцевых выступов на ширину их зубцов, в магритной системе каждого дросселя установлены направляющие, проходящие че- 10 рез пазы, выполненные на периферии цилиндрических магнитопроводов, установленных с воэможностью аксиального перемещения вдоль них совместно с валом, причем на концах вала установлены с возможностью поворота втул" ки, связанные с валом резьбовым соединением, а выходные обмотки дросселей насыщения включены в цепь пита" ния электродвигателя, выходной вал которого соединен с валом преобразователя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двумя двухполупериодными выпрямителями, в плече каждого из которых включены выходные обмотки одного из дросселей насыщения, причем у выпрямителей соединены входы и разнополярные выходы, электродвигатель выполнен в виде электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением и подключен к выходам выпрямительных мостов.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электродвигателем является универсальный коллекторный двигатель, причем к одному зажиму якорной цепи подключено начало одной выходной обмотки одного дросселя,а к другому зажиму якорной цепи подключен конец другой выходной обмотки того же дросселя, одна выходная обмотка другого дросселя подключена к началам обмоток первого дросселя, а другая — к их концам.

4, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на кольцевых выступах магнитопроводов установлены постоянные магниты, 5.-Устройство по пп. 1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вал преобразователя связан с электродвигателем через редуктор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. берлинский Е.В, и др. Электри ческие микромашины. М, Высшая школа, 1975, с. 181.

2. Авторское свидетельство СССР

9 116161 кл. Н 02 К 24/00, 1957.

989693

Составитель В.Комаров

Редактор С.Тимохина Техред Е.Харитончик; Корректор 0.Билак

Заказ 11145/75 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 э