Торцовый волновой электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХсОциАлистическихРЕСПУБЛИК 746486 А 1 2 К 41/О ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ статор содержит торцовые полюса 1 тушками многофазной обмотки. Ярмо полнено из двух концентричных колец с постоянным магнитом 6 между ними. цо 4 сопряжено с торцами нечетных и сов 1, а кольцо. 5 - с торцами че полюсов. При последовательном пере чении катушек 3 будет перемещаться деформации ротора и следовательно зубчатого зацепления гибкого колеса зубьями жесткого колеса корпуса 2, Вс ствие редукции в зубчатом зацеплении ка 13 будет иметь относительно ни частоту вращения, При отключении пит от катушек 3 магнитопровод 8 ротора за постоянного. магнита 6 остается прит тым к тем полюсам 1 статора, которые возбуждены в момент отключения пита 4 з,п, ф-лы, 5 ил. ство СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и роектно-конструкторский и технологический институт малых электрических машин (72) А.В. Аверьянов, К.П. Зарубин. А.С. Рябинин, А.И.Сорокин. А.Д;Торопов и А.А,Шмелев(54) ТОРЦОВЫЙ ВОЛНОВОЙ ЭЛДВИГАТЕЛЬИзобретение относится к электромеханике и может быть использовано при создании волновых электродвигателей с торцовой активной зоной,Известен торцовый волновой электродвивигатель, у которого имеется зажимное приспособление, срабатывающее при отключении рабочих электромагнитов двигателя и обеспечивающее фиксацию ротора путем деформации гибкого зубчатого колеса волновой передачи и замыкания последней,Недостатком такой конструкции является сложность, обусловленная необходимостью в дополнительном механизме, а также пониженные надежность .и долговечность из-за постоянной деформации гибкого коле. са при длительном хранении.Наиболее близким к.изобретению является торцовый волновой электродвигатель, у которого с целью обеспечения фиксации ротора при обесточенных обмотках, ярмо статора выполнено отдельно от его стержней и закреплено на мембране, а на стержнях статора расположены пружины, прижимающие ярмо к специальному диску на роторе.Недостатками такой конструкции электродвигателя являются сложность, обусловленная наличием мембраны, фрикционной пары ярмо - диск ротора и повышенных конструктивно-технологических требований к ним, а также недостаточная точность и надежность фиксации ротора при обесточенных обмотках, поскольку фрикционная пара допускает проскальзывание, а мембрана не обеспечивает достаточного усилия прижима поверхностей.Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности и надежности фиксации ротора при обесточенном электродвигателе.Укаэанная цель достигается за счет того, что ярмо статора выполнено из двух концентричных колец из магнитомягкого материала и размещенной между ними магнитной систе ой, при этом одно из колец сопряжено с торцами нечетных, а другое - четных стержней магнитопровода статора, Магнитная система может быть выполнена либо в виде магнитных вставок, одноименные полюса которых сопряжены с одним из колец ярма, а противоположные полюса - с другим, либо в виде кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью,Кроме того, надежность и долговеч ность электродвигателя может быть повышена путем исключения деформации гибкого колеса волновой передачи при длительном хранении электродвигателя за счет.статора с магнитной системой, состоящей10 из отдельных вставок); на фиг. 3 - ярмо статора, закрепленное на подвижном щите; 20 30 40 45 50 того, что либо ярмо целиком, либо только, магнитная система закреплены на поверхности подвижного в аксиальном направлении щита. снабженного упругим элементоми ограничителем хода,На фиг, 1 показан торцовый волновойэлектродвигатель, поперечный разрез; на фиг, 2 - вид А на фиг, 1 (с торца на ярмо на фиг. 4 - то же; с магнитной системой,закрепленной на подвижном щите.Статор электродвигателя содержитстержни 1 с торцовыми полюсами, установленные неподвижно в корпусе 2 с нарезанными на нем зубьями жесткого зубчатого колеса волновой передачи. На стержневых сердечниках 1 установлены катушки 3 многофазной обмотки статора. Ярмо выполнено из двух концентричных колец 4 и 5 из магнитомягкого материала и размещенной между ними магнитной системы 6. При этом кольцо 4 сопряжено с торцами нечетных (1 - 3 - 5) стержней магнитопровода статора,а кольцо 5 - с торцами четных (2 - 4 - 6) стержней. Ярмо укреплено на торцовой поверхности щита 7. обеспечивающего центрирование его в корпусе и общую жесткость конструкции, Ротор представляет собой набранный из круглых гибких листов магнитопровод 8, Зубчатое гибкое колесо 9 и круглая пластина 10 с кольцевым гофром 11 и прорезями 12 закреплены вместе с магнитоп роводом 8 на втулке 13, связанной с корпусом 2 через подшипники 14,Магнитная система 6 может быть выполнена либо в виде кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью, плотно прилегающего к кольцам 4 и 5 ярма, либо в виде отдельных магнитных вставок (фиг. 2), одноименные полюса которых сопряжены с кольцом 4, а противоположные полюса - с кольцом 5. Для исключения постоянной деформации листов магнитопровода 8 и зубчатого гибкого колеса 9 волновой передачи за счет магнитных сил при длительном хранении электродвигателя, щит 7 может быть выполнен подвижным в аксиальном направлении и снабжен упругим элементом 15 и ограничителем 16 хода. В случае; если ярмо статора целиком присоединено к торцовой поверхности щита 7(фиг. 3), между торцовыми поверхностями стержней 1 магнитопровода статора и колец 4 и 5 ярма за счет силы упругого элемента 15 при хранении электродвигателя до установки в обьект образуется зазор д. Если же к торцовой поверхности щита 7 присоединена только магнитная система 6, а кольца 4 и5 закреплены на полюсах стержней 1 (фиг, 4), под действием упругого элемента 15 щит 7 с магнитной системой 6 отводится от колец 4 и 5 ярма на величину д до упора 16.Электродвигатель работает следующим образом.При подключении катушек 3 статора к источнику питания магнитопровод 8 ротора электродвигателя притягивается к возбужденным полюсам 1 статора и обеспечивает зацепление гибкого зубчатого колеса 9 ротора с жестким зубчатым колесом корпуса 2, приводя электродвигатель в рабочее состояние. При отключении питания от катушек 3 статора магнитопровод 8 ротора за счет силы притяжения магнитной системы 6 остается притянутым к тем полюсам 1 статора, которые были возбуждены током в катушках 3 в момент отключения питания. Магнитный поток при этом замыкается через полюса 1, магнитопровод 8 и кольца 4 и 5 ярма, Благодаря этому, гибкое зубчатое колесо 9 ротора и жесткое зубчатое колесо корпуса 2 остаются в зацеплении. Тем самым обеспечивается надежная фиксация ротора от проворота под действие вращающего момента со стороны присоединенных к нему внешних неуравновешенных механизмов. Величина фиксирующего момента существенно увеличивается по сравнению с той, которую обеспечивает фрикционный контакт в известном электродвигателе. Под действием вибрации в аксиальном направлении зубья гибкого колеса 9 и жесткого колеса корпуса 2 также обеспечивают более надежную фиксацию ротора в том положении, в. котором он находился в момент отключения питания,Однако электродвигатель после изготовления может неопределенно долго находиться в условиях хранения до установки в объект и начала эксплуатации. Если при этом магнитопровод 8 ротора и гибкое зубчатое колесо 9 под действием сил притяжения магнитной системы находятся в деформированном состоянии, это может отрицательно повлиять на их жесткостные характеристики, так как релаксационные явления в напряженном металле снижают его упругие свойства. Для исключения такой постоянной деформации элементов электродвигателя при длительном хранении, т.е. в целях дальнейшего повышения его надежности и долговечности, Щит 7 может быть выполнен подвижным в аксиальном направлениюв. Упругим элементом 15 щит 7, на котором закреплены либо ярмо, либо только магнитная система 6, отжимается на величину д до ограничителя 16 хода, при этом магнитная цепь находится в разомкнутом состоянии, и деформация названных элементов исключается. При установке электродвигателя в объект щит утапливается5 внутрь корпуса 2 до контакта колец 4 и 5 ярма с поверхностями соответствующих полюсов 1, либо до сочленения магнитной системы 6 с кольцами 4 и 5 ярма. Это происходит при затяжке крепежных эле 10 ментов, входящих в отверстия корпуса 2, и одновременном нажиме на внешнюю торцовую поверхность щита 7 жестким упором, размещенным в посадочном гнезде объекта (на фиг. 3 и 4 не показан). При этом упругий15 элемент 15 сжимается на ту же величину д, Двигатель в этом положении готов в эксплуатации, хотя фиксации положения ротора еще нет. Она возникает после первого цикла включения - отключения питания.20 . Графически очень сложно показать ход силовых линий магнитного потока катушек обмотки статора при питании электродвигателя,25 Для указания пути прохождения силовых линий используют эскиз (фиг. 5) с нумерацией элементов конструкции и цифровуюпоследовательность прохождения потока.На фиг. 5 цифрами обозначено: 1 - ярмо30 статора 11, 2 - магнитная система, 3 - ярмостатора 1, 46 и 8 - полюса статора 1, 5 и 7 -полюса статора И, 9 - магнитопровод ротора.Путь прохождения магнитного потока35 постоянного магнита (магнитной системы);2-3-4-9-5-1-2;2 - 3 - 6 - 9 - 7 - 1 - 2;2 - 3 - 6 - 9 - 5-1 - 2;2 - 3 - 8 - 9 - 7 - 1 - 2,40 Путь прохождения магнитного потока,создаваемого статором 1:4 - 9 - 8. - 3 - 4;6 - 9 - 8 - 3 - 6,Путь прохождения магнитного Потока,45 создаваемого статором 11, аналогичен путипотока от статора 1, но замыкается по своему ярму и полюсам,Технико-экономическая эффективностьизобретения состоит в том, что при более .50 простой конструкции электродвигателя посравнению с известными повышается егонадежность и точность фиксации .ротора вобесточенном состоянии.Формула изобретения55 1. Торцовый волновой электродвигатель. содержащий магнитопровод статора,выполненный из отдельных сердечников,равномерно распределенных по окружности, с надетыми на них катушками обмотки,и общим ярмом, многослойный гибкий диско 1746486 .вый магнитопровод ротора, волновую зубчатую передачу, упругий элемент, прижимающий магнитопровод ротора к гибкому колесу волновой передачи и корпус с крышкой с нарезанными на нем зубьями жестко го зубчатого колеса волновой передачи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точности и надежности фиксации ротора при обесточенной обмотке, он снабжен радиально 10 намагниченной системой подмагничивания, выполненной из магнитотвердого материала, ярмо выполнено из двух концентричных колец, одно из которых сопряжено с торцами четных, адругое-сторцами нечетных сердеч ников магнитопровода статора, при этом система подмагничивания размещена между кольцами ярма и вместе с ними закреплена на крышке корпуса.Вод 4. 2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что с система подмагничивания выполнена в виде отдельных вставок, одноименные полюса которых сопряжены с соответствующим кольцевым ярмом,3. Электродвигатель по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что система подмагничивания выполнена в виде кольца.4. Электродвигатель по и, 1 - 3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и ресурса путем исключения деформации гибкого колеса волновой передачи, крышка корпуса выполнена подвижной в осевом. направлении и снабжена упругим элементом и ограничителем хода.5. Электродвигатель по и. 4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что концентричные кольца ярма закреплены на торцовых поверхностях сердечников магнитопровода.1746486 Н.Рогулич Реда М,Пож Заказ 2401. Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарю Составител Техред М.М Шмелевентал Кор