ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК H02K7/10 

Изобретение относится к прямоходным электромеханизмам и может быть использовано, например, в качестве привода запорно-регулирующей арматуры.

Известен электропривод [1] содержащий электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное и датчик относительного положения исполнительного органа.

Недостатком известного электропривода является отсутствие сигнала датчика в статическом положении ротора и невозможность позиционирования при снятии и подаче напряжения на электродвигатель в промежуточных положениях ходового винта.

Известен также электропривод [2] являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом, и ходового винта, проходящего внутри него, защитный кожух винта в виде полого стакана и датчик абсолютного положения исполнительного органа (штока винта), включающий продольный потенциометр.

Однако известное устройство обладает недостаточно высокой надежностью вследствие наличия электрических скользящих контактов в продольном потенциометре датчика положения.

Анализ известных технических решений предопределяет целесообразность разработки электропривода с более высокой надежностью. Для этого в электроприводе, содержащем электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом ротора, и ходового винта, проходящего внутри него, защитный кожух винта в виде полого стакана и датчик абсолютного положения штока винта, указанный ходовой винт снабжен штифтом, защитный кожух установлен в подшипниках с возможностью осевого вращения, боковая поверхность кожуха выполнена с однооборотной спиралевидной прорезью и снабжена кулачковым элементом переменного профиля, а вышеуказанный штифт расположен в пределах указанной спиралевидной прорези.

На фиг. 1 изображен заявляемый электропривод (продольный разрез). На фиг. 2 представлен защитный кожух винта со спиралевидной прорезью (вид сверху).

Электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, винтового преобразователя вращательного движения ротора двигателя в поступательное движение ходового винта, преобразователя поступательного движения ходового винта во вращательное движение (в пределах одного оборота) кулачка переменного профиля и датчика абсолютного положения ходового винта (например, датчика переменной индуктивности плунжерного типа).

Электродвигатель (фиг. 1) состоит из статора 1 и ротора 2, размещенных на полом валу 3, установленном в подшипниковых щитах 4 и 5. Полый вал 3 сочленен с гайкой 6, образующей совместно с ходовым винтом 7 преобразователь вращательного движения в поступательное. На конце ходового винта 7 предусмотрен штифт 8. Защитный кожух 9 ходового винта установлен в подшипниках 10 и 11, обеспечивающих возможность его осевого вращения. На боковой поверхности защитного кожуха 9 имеется однооборотная спиралевидная прорезь 12 (фиг. 2), внутри которой размещен штифт 8 ходового винта 7. Защитный кожух 9 снабжен кулачковым элементом 13 переменного профиля, контактирующим с плунжером 14 датчика положения 15, жестко сочлененного с корпусом электропривода.

Электропривод работает следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель его ротор 2 совместно с полым валом 3 и гайкой 6 начинаю вращаться. Ходовой винт 7 со штифтом 8 перемещаются в ту или иную сторону в зависимости от направления вращения ротора. Поскольку штифт 8 находится в спиралевидной прорези 12 защитного кожуха 9, осевое перемещение ходового винта 7 на определенное расстояние приводит к повороту на определенный угол защитного кожуха 9 с кулачковым элементом 13. (Однообортная спиралевидная прорезь на боковой поверхности защитного кожуха предопределяет преобразование полного линейного хода винта 7 в поворот защитного кожуха 9 на 360^o). Поворот кулачка переменного профиля 13 на тот или иной угол приводит к перемещению контактирующего с ним плунжера 14 датчика положения 15 и, как результат, изменению его параметра (например, индуктивности). Каждому положению винта 7 (как в статическом, так и в динамическом режимах) соответствует определенный параметр (например, индуктивность) датчика положения.

Таким образом, в предлагаемом решении защитный кожух винта при сохранении своих основных функций приобретает еще дополнительную функцию преобразователя поступательного движения ходового винта во вращательное движение кулачка, воздействующего на плунжер датчика положения.

Преобразование сколь угодно больших осевых перемещений винта во вращение кулачка в пределах, не превышающих один оборот, позволяет использовать в качестве датчиков абсолютного положения достаточно простые, дешевые, компактные короткоходовые датчики (например, переменной индуктивности). Отсутствие скользящих электрических контактов в датчике положения предлагаемого электропривода предопределяет его более высокую надежность по сравнению с прототипом.

Использование: в электромеханических исполнительных механизмах. Сущность изобретения: электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, винтового преобразователя вращательного движения в поступательное, защитного кожуха 9, ходового винта 7 и датчика 15 абсолютного положения винта 7. Ходовой винт 7 снабжен штифтом 8, размещенным в пределах винтовой прорези 12 защитного кожуха 9, установленного в подшипниках 10 и 11. Защитный кожух 9 снабжен кулачком 13, контактирующим с плунжером 14 датчика положения 15. При вращении ротора 2 совместно с полым валом 3 и гайкой 6 ходовой винт 7 со штифтом перемещаются в ту или иную сторону. Осевое перемещение ходового винта 7 приводит к повороту на определенный угол защитного кожуха 9 с кулачковым элементом 13. Поворот кулачка 13 приводит к перемещению контактирующего с ним плунжера 14 датчика положения 15 и как результат к изменению его параметра. 2 ил.

Электропривод, содержащий электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом ротора, и ходового винта, проходящего внутри него, защитный кожух ходового винта в виде полого стакана и датчик абсолютного положения винта, отличающийся тем, что ходовой винт снабжен штифтом, защитный кожух винта установлен в подшипниках с возможностью осевого вращения, боковая поверхность кожуха выполнена с однооборотной спиралевидной прорезью и снабжена кулачковым элементом переменного профиля, а штифт расположен в указанной прорези.