ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК H02P3/04 H02K7/10 H02K33/02 

-
Изобретение относится к электромеханическим линейным исполнительным механизмам с однонаправленной осевой нагрузкой и может быть использовано, например, в качестве привода штанговых насосов для откачки нефти из скважин.

Известен электропривод (авт. св. СССР N 1667198, кл. H 02 K 7/10, 1987), содержащий электродвигатель и винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное. Однако известный электропривод характеризуется недостаточно широкими функциональными возможностями ввиду отсутствия тормозного устройства.

Известен электропривод (патент США N 3161074 кл. 74-424.8, 1964), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом, и винта, проходящего внутри этого вала, а также тормоз, состоящий из электромагнита и двух коаксиальных дисков с фрикционными слоями, обращенными друг к другу, причем один из дисков ферромагнитный, сочленен посредством пружины с корпусом электропривода, с возможностью аксиального перемещения установлен между электромагнитом и другим диском, жестко сочлененным с полым валом ротора. Магнитопровод электромагнита выполнен в виде двух коаксиальных ферромагнитных цилиндров с радиальной перемычкой между ними. Обмотка электромагнита расположена в объеме, ограниченном вышеуказанными цилиндрами и перемычкой.

Недостатком известного электропривода, работающего в режиме однонаправленной осевой нагрузки (например, за счет веса штанговых колонн и плунжерного насоса), является наличие существенных осевых усилий на подшипниковый узел, предопределяющий повышенные потери в нем, нагрев, ускоренное его изнашивание и, как результат, снижение ресурса электропривода.

Задачей изобретения является создание электропривода с повышенным ресурсом за счет разгрузки подшипникового узла, воспринимающего осевую нагрузку.

Это достигается тем, что в электроприводе, содержащем корпус, электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом и винта, проходящего внутри вала, тормоз, включающий жестко сочлененный с корпусом электромагнит и два коаксиальных тормозных диска, фрикционные слои которых обращены друг к другу, причем один из тормозных дисков выполнен из ферромагнитного материала, сочленен посредством пружины с корпусом с возможностью аксиального перемещения и размещен между электромагнитом и другим тормозным диском, жестко закрепленным на валу ротора, указанный электромагнит выполнен в виде двух коаксиальных ферромагнитных цилиндров с кольцевой обмоткой между ними и снабжен ферромагнитным диском, закрепленным на валу с аксиальным зазором относительно торцевых поверхностей полюсов, обращенных к подшипниковому узлу, воспринимающему одностороннюю осевую нагрузку, а вышеуказанные тормозные диски расположены с противоположной стороны электромагнита.

На чертеже представлен предложенный электропривод (поперечный разрез).

Электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, преобразователя вращательного движения в поступательное и тормоза.

Электродвигатель состоит из статора 1 и ротора 2 с полым валом 3, установленным в подшипниках 4, 5. Полый вал 3 сочленен с гайкой 6, образующий совместно с винтом 7 преобразователь вращательного движения в поступательное. Электромагнит тормоза состоит из жестко сочлененных с корпусом 8 двух коаксиальных ферромагнитных цилиндров 9, 10 с конструктивной немагнитной перемычкой 11 и кольцевой обмоткой 12. Ферромагнитный диск 13 жестко сочленен с валом 3 и установлен между электромагнитом и подшипниковым узлом 5, воспринимающим однонаправленное осевое усилие. Ферромагнитный тормозной диск 14 посредством пружины 15 сочленен с корпусом 8. Тормозной диск 16 установлен на валу 3. Тормозные диски 14 и 16 снабжены ферромагнитными слоями 17 и 18, обращенными друг к другу.

Электропривод работает следующим образом. До подачи напряжения на электродвигатель и обмотку электромагнита 12 ферромагнитный тормозной диск 14 под воздействием пружины 15 прижат к диску 16, обеспечивая эаторможенное состояние ротора и электромеханизма в целом. При одновременной подаче напряжения на электродвигатель и обмотку 12 электромагнита ферромагнитный диск 14, преодолевая сопротивление пружины 15, притягивается к ферромагнитным цилиндрам 9 и 10, выполняющим роль полюсов электромагнита. При этом ротор 2 растормаживается и совместно с полым валом 3 и гайкой 6 начинает вращаться. Винт 7 при этом перемещается в ту или другую сторону в зависимости от направления вращения ротора. Однонаправленная осевая нагрузка на выходном штоке электропривода, действующая в направлении, указанном на чертеже, через винт 7, гайку 6 и полый вал 3 воздействует на подшипниковый узел 5, ужесточая режим его работы. Однако с момента подачи напряжения на катушку 12 электромагнита ферромагнитный диск 13, жестко сочлененный с валом 3 ротора, начинает испытывать аксиальную силу тяжения к цилиндрическим полюсам 9, 10, сочлененным с корпусом 8 электропривода. Эта аксиальная сила направлена навстречу осевой нагрузке электропривода, частично ее компенсирует, уменьшая воздействие на подшипниковый узел 5. Таким образом, тормозное устройство заявляемого электропривода при сохранении своего основного назначения приобретает новые функциональные возможности по разгрузке от осевых усилий подшипниковых узлов. Вследствие этого облегчается режим работы наиболее нагруженных подшипниковых узлов, уменьшаются потери в них, снижается нагрев, замедляется их изнашивание и, как результат, увеличивается ресурс электропривода.

Использование: в электромеханических линейных исполнительных механизмах с однонаправленной осевой нагрузкой. Сущность: электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, винтового преобразователя вращательного движения в поступательное и тормоза. Электромагнит тормоза выполнен в виде сочлененных с корпусом двух коаксиальных ферромагнитных цилиндров 9, 10 с кольцевой обмоткой 12 между ними и снабжен сочлененным с валом 3 ферромагнитным диском 13, установленным с аксиальным зазором относительно торцевых поверхностей цилиндров, обращенных к подшипниковому узлу 5, воспринимающему осевую нагрузку. Тормозные диски 14 и 16 размещены с противоположной стороны электромагнита. В результате повышается ресурс за счет разгрузки подшипникового узла, воспринимающего осевую нагрузку. 1 ил.

Электропривод, содержащий корпус, электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом, и винта, проходящего внутри вала, тормоз, включающий в себя жестко сочлененный с корпусом электромагнит и два коаксиальных тормозных диска, фрикционные слои которых обращены друг к другу, причем один из тормозных дисков выполнен из ферромагнитного материала, сочленен посредством пружины с корпусом с возможностью аксиального перемещения и размещен между электромагнитом и другим тормозным диском, жестко закрепленным на валу ротора, отличающийся тем, что указанный электромагнит выполнен в виде двух коаксиальных ферромагнитных цилиндров с кольцевой обмоткой между ними и снабжен ферромагнитным диском, закрепленным на валу с аксиальным зазором относительно торцевых поверхностей цилиндров, обращенных к подшипниковому узлу, воспринимающему осевую нагрузку, а вышеуказанные тормозные диски расположены с противоположной стороны электромагнита.