DD272496A1 - Elektromagnetischer wellgenerator fuer wellgetriebeantriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wellgenerator fuer Wellgetriebeantriebe, die zum Antrieb von Baugruppen der Industrierobotertechnik verwendet werden. Der Wellgenerator besteht aus radial zum elastischen Rad im Gehaeuse des Antriebes angeordneten Statorwicklungen und innerhalb des elastischen Rades um die Achse des elastischen Rades drehbar angeordneten, radial auslenkbaren Permanentmagneten. Zur Vermeidung von gegen die Abtriebsbewegung wirkenden Kraeften und damit zur Erhoehung des Wirkungsgrades sind die Permanentmagnete (8) mit einer unabhaengig vom elastischen Rad (2) drehbar gelagerten Nabe (6) aus unmagnetischem Material verdrehfest verbunden und gegenueber dieser radial verschiebbar gefuehrt. An ihren dem Innenmantel des elastischen Rades (2) gegenueberstehenden Flaechen weisen sie Gleitelemente auf. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wellgonerator für Wellgetriebantriebe, die zum Antrieb insbesondere von Baugruppen der Induttrlerobotertechnik verwendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits elektromagnetische WellgenerAtoren für Wellgetriebeantriebe bekannt, die durch im Gehäuse des Antriebes angeordnete Statorwicklungen und im Inneren des elastischen Rades des Wellgetriebes radial angeordnete Permanentmagnete gebildet werden. (SU-US 219349,227032,227816,227817).

Die Permanentmagnete sind mit dem elastischen Rad verdrehfest verbunden bxw. werden durch geeignete Maßnahmen, z. B. eine Hülse aus elastischem Material (SU-US 2278167) gehalten.

Die Funktion der beschriebenen Antriebe besteht darin, daß bei Stromfluß in den Statorwicklungen In diesen ein sich drehendes elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das auf die Permanentmagnete wirkt und dadurch eine gewollte Deformation des . elastischen Rades erreicht wird, die mit dem elektromagnetischen Feld umlauft. Das elastische Rad wälzt dabei auf dem starren Rad entgegengesetzt zur Drehrichtung des elektromagnetischen Feldes ab und erzeugt somit eine Abtriebsbewegung. Da die Permanentmagnete drehfest mit dem elastischen Rad verbunden sind, werden sowohl die optimale Ausbildung der Deformation des elastischen Rades behindert als auch seine Inneren mechanischen Spannungen erhöht. Durch fehlerhafte Deformation verschlechtern sich die 2ahneingriffsbedingungen, so daß sich der Wirkungsgrad des Getriebes verschlechtert. Die erhöhten Spannungen führen außerdem zu höherer Werkstoffbelastung, infolge dessen sich die Lebensdauer dieser Antriebe verringert. Eine Verbesserung der Ausbildung der Deformation des elastischen Rades und damit auch eine Verringerung der inneren Spannungen wird In gewissem Maße durch eine Lagerung der Permanentmagnete direkt am elastischen Rad, z.B. in einer elastischen Hülse (SU-US 227816) erreicht, ist aber für eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades noch nicht ausreichend.

Das elastische Rad als Abtrieb bewegt sich auf Grund der Relativbewegung zwischen elastischem und feststehendem starren Rad zusammen mit den Permanentmagneten in entgegengesetztem Drehsinn gegenüber dem rotierenden elektromagnetischen Feld. Da jedoch das Magnetfeld bestrebt ist, die Permanentmagnete mitzunehmen, entstehen Verluste, die durch einen höheren Energieaufwand wieder ausgeglichen werden müssen, so daß sich der Wirkungsgrad auch aus diesem Grunde verringert. Außerdem kann es auf Grund der entgegengesetzten Drehrichtungen zu einer Relativbewegung zwischen elastischem Rad und den Permanentmagneten kommen, was ähnlich des Schlupfes bei Riementrieben zu Verlusten In der Antriebsleistung führen kann. Besonders bei niedrigen Frequenzen der angelegten elektrischen Spannungen sind auch Funktionsstörungen des Antriebes zu erwarten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein elektromechanischer Wellgenerator für Wellgetriebeantriebe, der bei gleichbleibender Leistung des . Antriebes wesentlich weniger Energie erfordert und somit einen höheren Wirkungsgrad des Wellgetriebeantriebes ermöglicht.

Darltgung de« Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe iugrunde, die bekannten elektromagnetischen Wellgeneratoren derart zu verändern, daß bei der Realisierung der Relativbewegung zwischen elastischem und starrem Rad keine gegeneinander bzw. gegen die Abtriebsbewegung wirkenden KrI fte auftreten können.

brflndungegemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Permanentmagnete mit einer unabhängig vom elastischen Rad drehbar gelagerten Nabe aus unmagnetischem Materie! verdrehfest verbunden und gegenüber dieser radial verschiebbar geführt sind. An Ihrem dem Innenmantel d',s elastischen Rades gegenüberstehenden Flächen weisen die Permanentmagnete

Gleitelemente, beispielsweise Wälzlager auf. Zweckmäßigerweise sind mindestens zwei gegenüberliegende Permanentmagnete vorgesehen. DIa Permanentmagnete können auch In radialer Ebene geteilt ausgeführt sein, wobei jedem Teil eine separate Statorwicklung

zugeordnet ist, zwischen denen sich das starre Rad befindet. Dadurch wird das elastische Rad über einer größeren Breite verformt und somit der Zahneingriff verbessert.

Zur Verminderung von Wlrbelströmen, die die Drehbewegung des Wellgenerators behindern, ist es vorteilhaft, die Permanentmagnete aus lameliiertem Material herzustellen. Der Wirkmechanlsmus des elektromagnetischen Wellgenerntors besteht «tuch bei der erfindungsgemf <en Lösung

bekannterweise In der Realisierung elqer radialen Auslenkung der Permanentmagnete an zwei gegenüt liegenden Stellen des elastischen Rades, so daß dieses mit dem starren Rad In Eingriff gelangt und bei Umlauf dieser Verformung eine

Abtriebsbewegung ausführt. Neu Ist, daß nunmehr die Permanentmagnete durch das umlaufende elektromagnetische Feld

sowohl radial ausgelenkt als auch In Rotation versetzt werden und somit das elastische Rad synchron

In dem elektromagnetischen Feld umlaufend deformieren. Zwischen Permanentmagneten

und elastischem Rad besteht keine Zwangsverbindung mehr. Das hat den Vorteil, daß sich das elastische Rad ohne Behinderung verformen kann, so daß optimale Eingriffsbedingungen zwischen elastischem und starrem Rad ermöglicht werden. Das bewirkt wiederum eine Verbesserung des Wirkungsgrades. Durch die erfindungsgemflße Lösung wird ferner ein gleicher Drehsinn von elektrischem Feld und Permanentmagneten gewährleistet, was ebenfalls zur Erhöhung des Wirkungsgrades beiträgt. Werden die Getrieberäder geradverzahnt, kann ein Verschleiß der Zähne des starren bzw. elastischen Rades selbsttätig ausgeglichen werden.

Ausführungsbelsplel Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: einen Teilschnitt länge durch den Antrieb und Flg. 2: einen Radialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Antrieb.

Der Antrieb ist in oinem Gehäuse 1 untergebracht und besteht im wesentlichen aus einem außenverzahnten elastischen Rad 2 und einem innenverzahnten starren Rad 3, das mit dem Gehäuse 1 fest verbunden Ist. Das elastische Rad 2 ist mit einer Abtriebswelle 4 fest verbunden. Im Inneren des elastischen Rades 2 befindet sich eine Welle 5, mit der eine Nabe 6, die im vorliegenden Beispiel aus Kunststoff besteht, verbunden ist. In der Nabe 6 sind In zwei radial um 180* versetzt angeordneten Bohrungen Führungsstangon 7 geführt. Auf die freien Enden der Führungsstangen 7 tat jeweils ein Permanentmagnet 8 aufgeschraubt. Die Permanentmagnete 8 sind in ihren, dem elastischen Rad 2 unmittelbar gegenüberliegenden Flächenbereichen entsprechend dem Innenradius des elastischen Rades 2 gewölbt und mit Lagern 9 versehen, die im stromlosen Zustand die innere Mantelfläche des elastischen Rades nicht bzw. gerade noch berühren. Das elastische Rad 2 ist von einem Stator 10 umgeben, in dem räumlich versetzt angeordnete Wicklungen 11 untergebracht sind. Werden die Wicklungen 11 mit sinusförmigen, entsprechend der Wicklungsanordnung phasenverschobenen Spannungen erreg), erzeugen sie ein sich drehendes elektromagnetisches Feld, durch dessen Wirkung die Permanentmagnete 8 radial nach außen angezogen werden und nun über die Lager 9 gegen den Innenmantel des elastischen Rades 2 drücken. Dadurch wird im elastischen Rad 2 eine Deformation erzeugt, in deren Folge die Verzahnungen des elastischen Rades 2 und des starren Rades 3 im Bereich der Permanentmagnete 8 in Eingriff gelangen. Die Permanentmagnete 8 bewegen sich synchron mit dem sich drehenden elektromagnetischen Feld, so daß diese Deformation und damit der Eingriff zwischen dem elastischen Rad 2 und dem starren Rad 3 kontinuierlich umlaufen.

Da sich die Zähnezahl des elastischen Rades 2 von der des starren Rades 3 um ein geradzahliges Vielfaches der im Eingriff befindlichen Zähnezahl unterscheidet, tritt somit eine Relativbewegung zwischen dem zusammen mit dem Stator 10 am feststehenden Gehäuse 1 befestigten starren Rad 3 und dem mit der Abtriebswelle 4 verbundenen elastischen Rad 2 auf.

Claims (5)

1. -1- 272498 Patentansprüche:

   1. Elektromagnetischer Wellgenerator für Wellgetriebeantriebe mit radial zum elastischen Rad im Gehäuse des Antriebes angeordneten Statorwicklungen und Innerhalb des elastischen Rades um die Achse des elastischen Rades drehbar angeordneten« radial auslenkbaren Permanentmagneten, gekennzeichnet dadurch, daß die Permanentmagnete (8) mit einer unabhängig vom elastischen Rad (2) drehbar gelagerten Nabe (6) aus unmagnetischem Material verdrehfest verbunden und gegenüber dieser radial verschiebbar geführt sind und an Ihren dem Innenmantel des elastischen Rades (2) gegenüberstehenden Flächen Gleitelemente aufweisen.
2. 2. Elektromagnetischer Wellgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch/ daß mindestens zwei gegenüberliegende Permanentmagnete (8) vorgesehen sind.
3. 3. Elektromagnetischer Wellgenerator nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Permanentmagnete (8) in radialer Ebene geteilt sind, wobei jedemTeil eine separate Statorwicklung zugeordnet (st, zwischen denen sich das starre Rad (3) befindet.
4. 4. Elektromagnetischer Wellgenerator nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Permanentmagnete (8) aus einem lameliierten Material bestehen.
5. 5. Elektromagnetischer Wellgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Gleitelemente Wälzlager verwendet werden.