SU1111236A1 - Торцовый волновой электродвигатель - Google Patents

Abstract

ТОРЦОВЬЙ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРО . ДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмот кой и многослойный гибкий ротор, отличающийс  тем что, с целью повьпаени  энергетических характеристик , магнитопровод статора и гибкий ротор выполнены в виде набора кольцевых пластин с полюсными выступами по внешнему диаметру, отог нутыми в сторону,рабочего зазора, причем число выступов на роторе крат но числу выступов на статоре. § (Л с

Description

1 Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при проектировании торцовых волновых .электродвигателей. Известен торцовый волновой электpoflBHraTejib , содержащий торцовый ста тор и гибкий шихтованный ротор, пред ставл ющий собой набор конусных колец .из электротехнической стали, прикрепленных к упругому плоскому диску и имеющих возможность деформироватьс  в направлении, перпендикул рном скошенной поверхности магните провод а статора L13 Недостаток известного электродвигател  заключаетс  в изменении параметров (момента и скорости) в течение срока службы из-за наличи  фрикционного контакта мелдчу полюсами ста тора и рабочей поверхностью магнитопровода ротора, изготовленных из электротехнической стали: фрикционный контакт приводит к износу и изме нению геометрических размеров контак тирующих поверхностей, а следователь но, к наличию продуктов износа и изменению передаточного отношени  в фрикционной паре. Наиболее близким.к предлагаемому  вл етс  торцовьй волновой электродвигатель , содержащий статор с обмоткой и многослойный гибкий poTopt2 Недостаток известного электродвигател  заключаетс  в низких энергетических характеристиках из-за наличи  гибкого зубчатого колеса S расточке статора. Гибкие элементы волновых передач на практике изготазвли :ваютс  из конструкционных сталей и сштавов, обла.дающих низкими магнитными свойствами. Толщина гибких эле ментов ий услови  прочности выбираетс  соизмеримой с модулем зацеплени  и приближенно равна рабочему во душному зазору в магнитной системе. Как показывают практические исследовани , наличие гибкого элемента волновой передачи в воздушном зазоре снижает нагрузочную способность, и быстродействие двигателей на 2530% . Кроме того, -известной конструк ции присуща технологическа  сложность ползгчени  пакета вогнутых (по любому закону) дисков, обладающих достаточной эластичностью. Необ ходима  из конструктивных соображений заделка таких дисков в наборе на валу двигател  приводит к тому. 6 . 2 что набор дисков обладает большой жесткостью, причем жесткость набора дисков значительно возрастает при незначительном отклонении по геометрической форме нескольких дисков, вызванном технологическими допусками на изготовление. Цель изобретени  - повьш1ение энергетических характеристик торцового волнового электродвигател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в торцовом волновом электродвигателе , содержащем статор с обмоткой и многослойный гибкий ротор, магнитопровод статора .и гибкий ротор выполнены в виде набора кольцевых пластин с полюсными выступами по внешнему диаметру, отогнутыми в сторону рабочего зазора, причем число зыступов на роторе кратно числу выступов на статоре. На фиг. 1 изображена конструкци  TopitbBoro волнового двигател , продольный разрез; на фиг. 2 - элементы магнитной цепи двигател ; на фиг. 3 - деформаци  ротора со сплошными пластинами магнитопровода; на фиг. 4 - тоже, при произвольном количестве полюсовых выступов на роторе; на фиг. 5 - то же, при числе полюсных выступов на роторе, кратном числу выступов на статоре. Двигатель состоит из корпуса 1, установленного в нем статора 2 и ротора 3. Статор 2 содержит магнитопровод , набранный из пластин 4 с выступами 5, образующими полюса, на которых расположены катушки 6, шайбу 7 с прорез ми под полюса, жесткое колесо 8 волновой передачи. Ротор 3 содержит гибкое зубчатое колесо 9, магнитопровод, состо щий из пластин 10 сполюсными выступами 11 по внешнему диаметру, отогнутыми в сторону рабочего зазора, поджимающей пружины 12. Ротор 3 установлен на валу 13 в корпусе 1 и щите 14 с помощью подшипников 15. Дл  образовани  торцовых полюсных поверхностей выступы 5 и II пластин 4 и 10 загнуты навстречу друг другу и.образуют рабочий зазор. Дл  того, чтобы плоскость гибкого зубчатого колеса 9 по всей поверхности сопр галась с первой пластиной 10 магнитопровода ротора, а перва  и последующие пластины .10 не деформировались за пределами гибкого зубчатого колеса 9, загиб выступов перво пластины 10 ротора произведен по диаметру, охватьшающему гибкое зубч тое колесо 9, выступы последующих пластин загнуты до полног о прилега ,ни  друг к другу. . Дл  одинаковой степени насыщени  участков магнитной цепи двигател  в всех услови х эксплуатации число пластин 4 в пакете статора может бы незначительно большим числа пластин 10 на роторе. Двига1ель работает следующим образом . При подаче питани  на катзппки активные поверхности полюсов статора 2 и ротора 3, сокраща  воздушный зазор, деформируют гибкое зубчатое колесо 9 до полного зацеплени  с жестким зубчатым колесом 8. При последовательном переключении катушек зона деформации и зацеплени  перемещаетс , осуществл   посредством кинематических преобразований в волновой зубчатой передаче вращение выход ного вала 13. Деформаци  магнитопровода ротора не имеет особенностей по сравнению с деформацией в известных торцовых волновых двигател х, т.е. закон изменени  деформации ротора в общем случае соответствует закону -4nax- s AoC , где W - деформаци  ротора на участке с угловой координатой oi. югГ максимальное значение радиальной деформации ротора (в зоне полного зацеплени ) ; , п - число волн деформации,обычно принимают . Минимальное количество полюсных выступов на статоре дл  волновых электродвигателей должно быть не Менее 8, тай как шаг НДС, исход  из услови  достижени  максимального момента при переключении фаз, должен быть равен 45 геометрическим градусам (на фиг. 2 упрощенно показано меньшее количество полюсных выступов на статоре). При включении катушек двух диаметральных полюсов в цепь питани  полюсные выступы 11 ротора, противолежащие активным (включенным в цепь питани ) полюсным выступам статора, прит гиваютс  к ним, при этом образуютс  две волны деформации poTojpa (характер деформации представлен на фиг. 3, где показан статор с полю .сами I-B). Из услови  передачи вращающего момента соотношени  жесткости магнитопровода ротора и гибкого колеса волновой передачи обычно выбирают так, что жесткостью магнитопровода можно пренебречь, а упругие свойства ротора определ ютс  только упругостью гибкого колеса. При этих услови х и включении катушек полюсов Г и 5 деформаци  ротора со сплошными пластинами магнитопровода (фиг. 3) и пластинамиi имеющими выступы (упрощенно показано на фиг. 2), практически одинакова. Однако при произвольном количестве полюсных выступов на пластинах ротора d- соответствии с фиг. 4) над полюсными выступами смежных фаз статора наход тс  участки ротора с разной магнитной проводимостью , так, например, над полюсом два выступа ротора с одним пазом между ними, над полюсом три выCTytia с двум  пазами, что приводит при работе двигател  к погрешности по углу и пульсации вращающего момента . При нечетном количестве выступов на роторе двухволнового двигатей  имеет место динамическа  несбалансированность ротора, так как диаметрально расположенные участки магнитной цепи одной фазы содержат З астки ротора с различной магнитной проводимостью и различной массой. Фиг. 5 иллюстрирует расположение полюсных выступов ротора, число которых кратно числу|выступов на статоре. При любом положении ротора все участки цо тора и статора наход тс  в одинаковых услови х, т.е. имеют одинаковые магнитные и механические характеристики , что имеет место только при условии, когда число полюсных выступов на роторе кратно числу выступов на статоре. Конструкци  двигател  позвол ет упростить по сравнению с прототипом конструкцию двигател , так как статор и ротор геометрически подобны, изготовлены из одного исходного материала заготовок с применением общев оснастки; повысить энергетические характеристики двигател , так как магнитный поток направлен только вдоль шихтовки ротора и статора, при

$ 111

этом рабочий воздушный зазор между полюсами статора и ротора минимален и н6 содержит конструкционных элементов волновых передач (как прказьгоают экспериментальные исследовани , в двигател х без гибкого элемента в рабочем зазоре магнитна  индукци  возрастает приблизительно в 1,5 раза); повысить надежность двигател  посредством исключени  фрикционного контакта меаду полюсами статора и магнитопроводом ротора., создающего паразитный момент при работе двигател , что

12366 .

обеспечиваетс  минимальным рассто нием между центрами возникновени  т говых усилий и зубчатыми венцами, а также действием т говых усилий на

5 элементы магнитопровода ротора только на раст жение после входа в зацепление элементов волновых передач в рабочей зоне; осуществить построение базовой модели торцового волнового

10 электродвигател  с оптимальными характеристиками дл  всех габаритов размерно-параметрического р да .

Ж. 4

УГ

i

v: 4г

i

.УГ

ЦТ

фиеЛ

Claims (1)

1. ТОРЦОВЬЙ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмот^; кой и многослойный гибкий ротор, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик, магнитопровод статора и гибкий ротор /выполнены в виде набора кольцевых пластин с полюсными выступами по внешнему диаметру, отог* нутыми в сторону.рабочего зазора, причем число выступов на роторе кратίно числу выступов на статоре.

   фиг.!

   1 1111