Торцовый волновой электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХсспиьзеъч ескикРЕСПУБЛИК А(19) (11) З(51) Н 02 К 41/О д 1 ТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 22/24-07 ,83 .84.Бюл. У 32Аверьянов, П,А.Гусько н, А.П.Сеньков и Э,Е и 13.33(088.8)торское свидетельство СССкл. Н 02 К 41/06, 1973,рское свидетельство СССРкл. Н 02 К 41/06, 1978. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(54)(57) ТОРЦОВЬЙ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой и многослойный гибкий ротор,отличающийся тем, что,с целью повышения энергетических характеристик, магнитопровод статораи гибкий ротор;выполнены в виденабора кольцевых пластин с полюснымивыступами по внешнему диаметру, отогнутыми в сторону, рабочего. зазора,причем число выступов на роторе крат.но числу выступов на статоре,1 1111Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании торцовых волновых .электрод.,игателей.Известен торцовый волновой электродвигатель, содержащий торцовый статор и гибкий шихтованный ротор, представляющий собой набор конусных колец .из электротехнической стали, прикрепленных к упругому плоскому 10 диску и имеющих возможность деформироваться в направлении, перпендикулярном скошенной поверхности магнитопровода статора С 11.Недостаток известного электродвигателя заключается в изменении параметров (момента и скорости) в течение срока службы из-за наличия фрикционного контакта между полюсами ста. тора и рабочей поверхностью магнито- р 0 провода ротора, изготовленных из электротехнической стали: фрикционный контакт приводит к износу и изменению геометрических размеров контактирующих поверхностей, а следователь но, к наличию продуктов износа и изменению передаточного отношения в фрикционной паре. Наиболее близким.к предлагаемому является торцовый волновой электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и многослойный гибкий ротор 123.Недостаток известного электродвигателя, заключается в низких энерге тических характеристиках из-за нали- З чия гибкого зубчатого колеса в расточке статора. Гнбкие элементы вол.новых передач на практике изготавливаются из конструкционных сталей и сплавов, обладающих низкими магнитными свойствами, Толщина гибких элементов из условия прочности выбирается соизмеримой с модулем зацепления и приближенно равна рабочему воздушному зазору в магнитной системе. Как показывают практические исследования, наличие. гибкого элемента волновой передачи в воздушном зазоре снижает нагрузочную способность и быстродействие двигателей на 25- 6 ЗОХ, Кроме того, известной конструкции присуща технологическая сложность получения пакета вогнутых (по любому закону) дисков, обладающих достаточной эластичностью. Необ ходимая из конструктивных соображений заделка таких дисков в наборе на валу двигателя приводит к тому,236 2что 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 изобретения - повышение энергетических характеристик торцового волнового электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что в торцовом волновом электродвигателе, содержащем статорс 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 конструкция торцЬвого волнового двигателя, продольный разрез; на фиг, 2 - элементы магнитной цепи двигателя; на фиг. 3 - деформация ротора со сплошными пластинами магнитопровода; на фиг. 4 - то"же, 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, накоторых расположены катушки 6, шайбу 7 с прорезями.под полюса, жесткое колесо 8 волновой передачи. Ротор 3 содержит гибкое зубчатое колесо 9, магнитопровод, состоящий из пластин 10 с полюсными 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.Для образования торцовых полюсных поверхностей выступы 5 и 1 1 пластин 4 и 10 загнуты навстречу друг другу и.образуют рабочий зазор. Для того, чтобы плоскость гибкогозубчатого колеса 9 по всей поверхности сопрягалась с первой пластиной10 магнитопроврда ротора, а перваяи последующие пластины,10 не деформировались за пределами гибкого зубчатого колеса 9, загиб выступов первой пластины 10 ротора произведен по диаметру, охвать 1 вающему гибкое зубча. тое колесо 9, " выступы последующих пластин загнуты до полного прилега ,ния друг к другу.Для одинаковой степени насыщения участков магнитной цепи двигателя во всех условиях эксплуатации число пластин 4 в пакете статора может быть 10 незначительно большим числа пластин 10 на роторе.Двига.ель работает следующим образом.При подаче питания на катушки активные поверхности полюсов статора 2 и ротора 3, сокращая воздушный зазор, деформируют гибкое зубчатое колесо 9 до полного зацепления с жестким зубчатым колесом 8. Прн по следовательном переключении катушек зона деформации и зацепления перемещается, осуществляя посредством кинематических преобразований в волновой зубчатой передаче вращение выход. 25 ного вала 13.Деформация магнитопровода ротора не имеет особенностей по сравнению с деформацией в известных торцовых волновых двигателях, т.е. закон из- ЗО менения деформации ротора в общем случае соответствует законуЪ 1,. -Ф,.сов и с(где У, - деформация ротора на участке с угловой координатой м;Уд - максимальное значение ра- .диальной деформации ротора(в зоне полного зацепления);и - число волн деформации,обычно принимают и 2.Минимальное количество полюсных выступов на статоре для волновых электродвигателей должно быть не ф 5 менее 8, так как шаг МДС, исходя из условия достижения 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 цель питайия полюсные выступы 11 ротора, противолежащие активным (включенным в цепь питания) полюсным выступам статора, притягиваются к ним, при этом образуются две волны деформации ротора (характер деформации представлен на фиг. 3, где показан статор с полю.сами 1-8).Иэ условия передачи вращающего момента соотношения жесткости магнитопровода ротора и гибкого колеса волновой. передачи обычно выбирают так, что жесткостью магнитопровода можно пренебречь, а упругие свойства ротора определяются только упругостью гибкого колеса. При этих условиях и включении катушек полюсов 1 и 5 даформация ротора со сплошными пластинами магнитопровода (фиг. 3) и пластинами, имеющими выступы (упрощенно показано на фиг, 2), практически одинакова.Однако при произвольном количестве полюсных выступов на пластинах ротора (1 - 20 ф в соответствии с фиг. 4) над полюсными выступами смеж. ных фаз статора находятся участки ротора с разной магнитной проводимостью, так, например, над полюсом 5 Я- два выступа ротора с одним пазом/. между ними, над полюсом 6 - три выступа с двумя пазами, что приводит при работе двигателя к погрешности по углу и пульсации вращающего момента. При нечетном количествевыступов на роторе двухволнового двигателя имеет место динамическая несбалансированность ротора, так как диаметрально расположенные участки магнитной цепи одной фазы содержат участки ротора с различной магнитной проводимостью и различной массой.фиг. 5 иллюстрирует расположение полюсных выступов ротора, число которых кратно числувыступов на статоре, При любом положении ротора все участки ротора и статора находятся водинаковых условиях, 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.Конструкция двигателя позволяет упростить по сравнению с прототипом .конструкцию двигателя, так как ста" тор и ротор геометрически подобны, изготовлены из одного исходного материала заготовок с применением общей оснастки; повысить энергетические характеристики двигателя, так как магнитный поток направлен только вдоль шихтовки ротора и статора, при111 этом рабочий воздушный зазор междуполюсами статора и ротора минималени не содержит конструкционных элементов волновых передач (как показываютэкспериментальные исследования, вдвигателях без гибкого элемента в рабочем зазоре магнитная индукция возрастает приблизительно в 1,5 раза),повысить надежность двигателя посредством исключения фрикцнонного контакта между полюсами статора и магнитопроводом ротора создающего паразитный момент при работе двигателя, что1 О 1236 6обеспечивается минимальным расстоянием между центрами возникновения тяговых усилий и зубчатыми венцами,а также действием тяговых усилий наэлементы магнитопровода ротора только на растяжение после входа в зацепление элементов волновых передач врабочей зоне; осуществить построениебазовой модели торцового волновогоэлектродвигателя с оптимальными характеристиками для всех габаритов раэмерно-параметрического ря- д1111236 аз 6324/43 Ти ВНИИПИ Государс по делам изобр 113035, Москва, 6 тета СС раж вени одписно го к етений и о Ж, Раув рытийая наб 4/ Филиал ППП "П нт Ужг ктная, 4 ул. П Составитель З,Горник Редактор Л.Алексеенко Техред С .Легеза Корректор В.Синицкая