Волновой электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующем электроприводе. Цель состоит в упрощении конструкции и повышении выходной мощности. Двигатель содержит статор с электромагнитной системой в виде кольцевой системы отдельных электромагнитов 2. Внутри статора 1 установлены гибкое звено 3 из магнитного материала и выходной вал 4, с которым соединено водило 5 с роликами 6. На водиле 5 закреплены две группы постоянных магнитов 7. а на статоре 1 размещены две группы герметичных контактов 8. При срабатывании диаметрально противоположных электромагнитов 2. смещенных относительно оси симметрии водила 5,возникают составляющие усилия, обеспечивающие смещение плоскости деформации гибкого звена 3, воздействующего на ролики 6,которые передают вращение на выходной вал 4. Постоянные магниты 7 н герметичные контакты 8 осуществляют последовательную коммутацию электромагнитов. 2 з.п. ф-лы, 9 ил. /7 S (Л СА:) оо ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g!! 4 Н 02 К 4!/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

gal ,ф ;к

OllHCAHHE ИЗОБРИтКНИЯ ill ...

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

».

Г (21) 3888766/24-07 (22) 23.04.85 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (72) Г. Н. Буров (53) 621.313.13 (088.8) (56). Авторское свидетельство СССР № 219349, кл. Н 02 К 4!/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР № 227817, кл. Н 02 К 41/00, 1967. (54) ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОДВИГATEЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующем электроприводе. Цель состоит в упрощении конструкции и повышении выходной мощности. Двигатель содержит статор 1 с электромагнитной системой в виде кольцевой системы отдельных электромагнитов 2.

„„Я0„„1387129 A 1

Внутри статора 1 установлены гибкое звено 3 из магнитного материала и выходной вал 4, с которым соединено водило 5 с роликами 6, На водиле 5 закреплены две группы постоянных магнитов 7, а на статоре 1 размещены две группы герметичных контактов 8. При срабатывании диаметрально противоположных электромагнитов 2, смещенных относительно оси симметрии водила

5, возникают составляющие усилия, обеспечивающие смещение плоскости деформации гибкого звена 3, воздействующего на ролики

6, которые передают вращение на выходной вал 4. Постоянные магниты 7 и герметичные контакты 8 осуществляют последовательную коммутацию электромагнитов. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1387129

Р 5

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в быстродействующем автоматизированном электроприводе. елью изобретения является упрощение конструкции и повышение выходной мощности.

Иа фиг. 1 представлен электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — схема действия сил на ротор двигателя; на фиг. 5 — электродвигатель, вариант исполнения, продольный разрез; на фиг. 6 — то же, поперечный разрез; на фиг. 7 — схема действия сил на ротор двигателя; на фиг. 8 и 9 — электродвигатели, варианты исполнения, продольный разрез

Электродвигатель (фиг. 1) содержит статор 1, электромагнитную систему, состоящую из отдельных электромагнитов 2, закрепленных неподвижно на цилиндрическом статоре 1 и равномерно расположенных по окружности его внутренней полости с возможностью воздействия на гибкое звено 3, выполненное из магнитного материала, электродвигатель также содержит выходной вал

4, водило 5 с роликами 6, механизм коммутации электромагнитной системы, содержащий постоянные магниты 7, установленные на водиле 5, и чувствительные к магнитному полю герметичные контакты 8, установленные на внутреннем торце статора 1 с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами.

Электромагниты 2, закрепленные неподвижно на статоре располагаются равномерно вокруг гибкого звена 3. Гибкое звено установлено на роликах 6 с натягом, близким по величине зазору между электромагнитами 2 и гибким звеном 3. Ролики 6 закреплены на водиле 5 посредством шарикоподшипников 9 с осями 10. Водило 5 неподвижно закреплено на выходном валу 4, а вал

4 на шарикоподшипниках 11 и 12 установлен в статоре !. с крышкой 13 статора.

На -î.,äèëå 5 закреплены расположенные на двух концентрических окружностях две группы постоянных магнитов 7 (фиг. 2), установлеHHhlx в ряд по дуге. Kàæäàÿ группа, состоящая, например, из 8 — 10 магнитов, содержит соответственно по 4 — 5 магнитов с диаметрально противоположных сторон вала

4. Обе группы постоянных магнитов смещены относительно один другого на угол 90 .

Первая группа магнитов располагается на внутренней окружности, вторая — на внешней. Первая группа магнитов смещена относительно оси симметрии водила 5 на некотсрый угол, равный а по часовой стрелке (вправо), а вторая группа — на угол а прот. -в часовой стрелки (влево).

На внутренней торцовой поверхности статсра i (фиг. 3) расположены равномерно по двум концентрическим окружностям (окружностям того же размера, что и

40 для постоянных магнитов) герметичныс контакты 8.

Каждой паре герметичных контактов 8, располагаемых на одном радиусе торцовой поверхности статора (по одну сторону от оси вала 4), соответствует по одному электромагниту 2, установленному на цилиндрической поверхности статора 1 (фиг. и 2).

Постоянные магниты 7 и контакты 8, являющиеся нормально-разомкнутыми, располагаются в двух параллельных плоскостях.

Величина зазора между ними выбрана таким образом, чтобы обеспечить воздействие постоянных магнитов на герметичные контакты. Постоянные магниты располагаются по дуге окружности.и перекрывают по крайней мере по два герметичных контакта с каждой стороны вала 4. Таким образом, часть герметичных контактов, находящихся напротив постоянных магнитов 7, оказывается замкнутой.

Устройство работает следующим образом.

При подаче электропитания на контакты 8 (например, внутреннего ряда) в работу включаются только те электромагниты 2, которые связаны с замкнутыми контактами.

Электромагниты 2, притягивая гибкое звено 3, перемещают исходную плоскость деформации, определяемую положением водила 5. Возникает составляющая сил притяжения гибкого звена 3 электромагнитами 2, направленная перпендикулярно оси симметрии водила 5, происходит разворот водила и с ним выходного вала. Схема разложения сил представлена на фиг. 4. Ролики 6 обкатываются по гибкому звену.

Как только водило 5 повернется на угол, равный углу между соседними контактами 8, постоянные магниты 7 переместятся вместе с водилом 5. При этом замкнется одна пара диаметрально расположенных контактов 8 внутреннего ряда, а одна пара разомкнется.

Одновременно с этим включается очередная по ходу вращения водила 5 пара электромагнитов 2 и одна пара — отключится и т. д.

Будет происходить непрерывное вращение водила 5.

При отключении электропитания происходит остановка выходного вала, а при включении на реверс необходимо подать электропитание на группу герметичных контактов 8 внешнего ряда. Аналогично происходит обратное вращение водила 5 и, соответственно, вала 4.

Количество электромагнитов может быть равным шести и более. Вместо герметичных контактов могут быть использованы магнитодиоды, позволяющие обеспечить миниатюрное исполнение механизма коммутации электромагнитов.

Устройство по фиг. 5 и 6 позволяет получить приблизительно в 2 раза больше значения момента вращения, но при некото1387!29

f0

40 формула изобретения

55 ром усложнении и утяжелении конструкции по сравнению с двигателем по фиг. 1 — 3.

В отличие от первого двигателя в устройство введен (фиг. 5 и 6) второй ряд электромагнитов 14, расположенных с внутренней стороны гибкого звена 3, которое установлено в зазоре между электромагнитами 2 и 14. Каждой диаметрально расположенной паре герметичных контактов 8 соответствует две пары электромагнитов (одна пара — диаметрально расположенные электромагниты внешнего ряда, вторая пара— смещенные на 90 электромагниты второго ряда).

Устройство работает следующим образом.

Электропитание подается через контакты

8 на группы электромагнитов 2 и 14, смещенные на 90 друг относительно друга. На фиг. 7 дана схема разложения сил, действующих на гибкое звено 3 и водило 5.

Группа магнитов 2 растягивает звено 3 силами Pi, а магниты 14, притягивая гибкое звено внутрь, сжимают его силами Р . Равнодействующая R сил Pi и Р равна их сумме, а сила, создающая момент вращения, составляет величину R =R cosa, где а — угол смещения сил Р и Р относительно осей симметрии водила 5.

При включении электромагнитов 2 и 14 водило 5 стремится передвинуться в новую плоскость деформации, определяемую положением включенных электромагнитов. Переключение очередных па р электромагнитов осуществляется механизмом коммутации аналогично первому двигателю. Отличие заключается в том, что последовательно подключается в работу не одна пара диаметрально расположенных магнитов, а две пары, смещенные относительно друг друга на 90 (одна пара внешнего ряда и одна пара внутреннего ряда).

Устройство на фиг. 8 в отличие от первого обладает более высоким КПД и является более чувствительным к изменению параметров регулируемого напряжения. В третьем устройстве в отличие от первого и второго предлагается гибкое звено 3 выполнить из немагнитного материала, например из алюминиевого или титанового сплава, или из пластмассы. Модуль упругости материала такого гибкого звена в металлическом немагннтном исполнении в 2 раза ниже, чем у стали и еще ниже в пластмассовом исполнении. Потери на деформацию гибкого немагнитного из цветных сплавов или металлического звена меньше чем в первом варианте устройства. В конструкцию введена система независимых двуплечих рычагов 15, установленных непосредственно перед электромагнитами 2 и изготовленных из магнитного материала. Одно плечо рычага !5 служит подвижным якорем магнитной системы электромагкита, а второе — опирается на немагнитное гибкое звено 3. При включении электромагнитов 2 рычаги 15 поворачиваются и вторыми плечами нажимают на гибкое звено 3, деформируя его.

Устройство работает в режиме, аналогичном первому варианту и использует тот же механизм коммутации.

Устройство на фиг. 9 в отличие от первого и третьего содержит два ряда электромагнитов 2 и 14, а в отличие от третьего — две системы независимых двухплечих рычагов 15 и 16. Рычаги 15 и 16 одним плечом взаимодействуют соответственно с электромагнитами 2 и 14, а вторым — с гибким звеном, выполненным из немагнитного материала. При этом рычаги 15 стремятся сжать гибкое звено 3, а рычаги !6 — растянуть. Схема разложения сил ана.погична показанной на фиг. ?. Переключение электромагнитов аналогично второму двигателю.

Устройство работает в режиме, подобном второму двигателю. Момент вращения в четвертом варианте выше чем в третьем приблизительно в 2 раза, но устройство несколько сложнее и имеет большую массу.

Двигатели (фиг. 8 и 9) могут иметь широкий диапазон применения в устройствах с высокой чувствительностью к изменению регулируемого напряжения, например в следящих приводах, а также малошумных устройствах, поскольку материал пластмассового гибкого звена имеет более низкий декремент затуханий по сравнению со сталью.

Предлагаемое устройство обладает большей выходной мощностью по сравнению с известными за счет повышения частоты вращения выходного вала.

Кроме того, по сравнению с известными быстроходными синхронными электродвигателями предлагаемый электродвигатель обладает повышенным быстродействием, приближающимся к быстродействию известных волновых электродвигателей.

1. Волновой электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор, выполйенный в виде гибкой тонкостенной цилиндрической оболочки, опирающейся на кулачок, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения выходной мощности, он снабжен механизмом коммутации опорный кулачок выполнен в виде водила с по крайней мере двумя роликами, неподвижно соединенного с выходным валом, электромагнитная система статора выполнена из по крайней мере шести электромагнитов с сердечниками П-образной формы с катушками, равномерно распо.поженных по окружности статора, а механизм коммутации выполнен в виде двойной кольцевой системы герметичных контактов и соответствующих им двух кольцевых групп постоянных магнитов, закрепленных на водиле.

1387!29

2. Электродвигатель по и. 1, отличаюи ийся тем, что электромагнитная система статора снабжена внутри гибкой оболочки второй группой электромагнитов, концентричной первой, число которых равно числу электромагнитов внешней группы.

3. Электродвигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен двуплечими рычагами по числу электромагнитов, причем электромагниты повернуты относительно оси двигателя на 90, а у каждого электромагнита закреплен на статоре двуплечий рычаг с возможностью взаимодействия одним плечом

5 с сердечником электромагнита, а другим — с гибкой оболочкой ротора, при этом двуплечие рычаги выполнены из магнитного, а оболочка — из немагнитного материалов.

1387129

1387129

/б

12

Составитель С. Пахомов

Редактор Г. Волкова Техред И. Ререс Корректор Н. Король

Заказ 1226/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4