МОТОР-РЕДУКТОР Российский патент 1997 года по МПК H02K41/06 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в стационарных машинах, электротранспортных средствах, а также в приборах.

Известны серийные мотор-редукторы [1] состоящие из двух устройств, соединенных вместе: электромотора и редуктора. Такие мотор-редукторы обеспечивают высокую точность, но вместе с тем имеют сложную конструкцию, недостаточную надежность и неремонтопригодны.

Известны также устройства [2] преобразования вращательного движения в колебательное, основанные на планетарной обкатке гладких цилиндрических деталей разных диаметров. В них редукция частоты вращения вала обеспечивается фрикционным контактом гладких цилиндрических поверхностей.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является электрический двигатель с катящимся ротором [3] Статор и ротор двигателя прототипа выполнены сдвоенными и первый катящийся ротор установлен со смещением на 180^o относительно второго катящегося ротора.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции, ограниченный диапазон редукции, постоянно существующая нагрузка на подшипниковые узлы.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение затрат при производстве путем исключения точных дорогостоящих зубчатых зацеплений в редукторе, создание ремонтопригодного мотор-редуктора, расширение диапазона редукции.

Поставленная цель достигается тем, что электрический двигатель или мотор-редукор, содержащий корпус, установленные в нем два статора с обмотками, два размещенных на общем валу катящихся ротора, два подшипниковых щита, установленных с торцов корпуса, причем роторы выполнены в виде массивных ферромагнитных полых цилиндров с тремя аксиальными отверстиями в теле роторов, роторы размещены с зазором на валу, проходящем через центральные отверстия полых цилиндров, и в подшипниковых щитах закреплены три стержня, проходящих с зазором сквозь три аксиальных отверстия в роторах.

Кроме того, мотор-редуктор может быть снабжен третьим статором с обмоткой и третьим катящимся ротором, размещенными аксиально относительно остальных двух статоров и роторов, причем суммарная активная длина двух крайних статоров или роторов должна быть равна активной длине среднего статора или ротора.

Кроме того, средний статор может быть сдвинут по окружности на полюсное деление относительно двух крайних статоров, установленных без сдвига друг относительно друга.

Зазоры между стержнями, проходящими сквозь три аксиальных отверстия в роторах, могут превышать зазоры между роторами, размещенными на валу.

На фиг. 1 изображен продольный разрез мотор-редуктора; на фиг. 2 - обозначены диаметры и зазоры контактирующих деталей.

Мотор-редуктор (фиг. 1) состоит из корпуса 1, крышек 2 и 3, внутри которых на подшипниках 4 установлен полый вал 5. Внутри корпуса 1 смонтированы три обмотки статоров асинхронных двигателей. При этом крайние обмотки 6 и 7 соединены в единый вывод 8, а центральная обмотка 9 имеет свой ввод 10. Суммарная рабочая длина крайних обмоток 6 и 7 равна рабочей длине центральной обмотки 9. На вал 5 одеты три кольца из магнитомягкого материала (железо, армко, сталь 10 или сталь Ст 3). Причем суммарная длина крайних колец 11 и 12 равна длине центрального кольца 13. Длины колец пропорциональны длинам рабочих частей обмоток статоров. Все три кольца имеют по три совпадающих отверстия 14, в которые вставлены стержни 15, концы которых 16 входят в отверстия в крышках 2 и 3. Обмотки 6 и 7 включаются в противофазе обмотке 9. Конструкция смонтирована так, что кольца 11, 12 и 13 при смещении в одну сторону (фиг.2) образуют с валом 5 зазор 17, равный двум эксцентриситетам е вала и кольца, а со статором 6 зазор 18, равный величине 2е + Δ, где D это зазор между наружным диаметром кольца и внутренним диаметром статора. При этом зазор 18 больше зазора 17 на величину зазора 19 (D). Кольца 11 13 образуют в трех своих отверстиях 14 зазоры со стержнями 15 на величину d, больше зазора 18.

Мотор-редуктор работает следующим образом.

При подключении обмоток статоров 6 и 7 и обмотки 9 к сети переменного тока возникают вращающиеся магнитные поля. Причем два крайних поля противоположны по фазе центральному полю обмотки 9. Магнитные линии полей, пересекая металл колец 11 13, индуктируют в них электродвижущую силу, которая, в свою очередь, создает токи. Токи колец, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статоров корпуса, создают вращающиеся моменты, под действием которых кольца совершают круговые смещения на штифтах 15 вслед за вращающимися магнитными полями. Разделение статора и колец на три части и задействование крайних обмоток в противофазе центральной обмотки обеспечивает балансировку конструкции, устраняя вибрацию. Совершая волновой фрикционный обкат вала 5, кольца передают валу крутящий момент с редукцией, соответствующей разности длин окружности кольца и вала
Dl=πD-πd.

То есть, чем меньше Δl, тем больше степень редукции мотор-редуктора
.

Один оборот вал 5 совершает через обкатов колец 11 13 вокруг вала.

Использование: в электромашиностроении, электротранспортных средствах, а также в приборах. Сущность изобретения: в цилиндрическом корпусе размещены аксиально статоры трех асинхронных двигателей. В крышках корпуса в подшипниках размещен полый вал. С зазорами его охватывают три кольца-ротора из магнитомягкого материала (железо марок: сталь 10 или сталь Ст 3). Обмотки двух крайних статоров включены в противофазе центральной обмотке. При подаче тока в обмотки бегущие магнитные поля вовлекают кольца-роторы в волновой фрикционный обкат по валу. Уйти во вращательное движение им не дают стержневые фиксаторы. Степень редукции этой волновой фрикционной передачи зависит от зазора между валом и кольцом. Чем он меньше, тем степень редукции больше. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мотор-редуктор, содержащий корпус, установленные в нем два статора с обмотками, два размещенных на общем валу катящихся ротора, два подшипниковых щита, установленных с торцов корпуса, отличающийся тем, что роторы выполнены в виде массивных ферромагнитных полых цилиндров с тремя аксиальными отверстиями в теле роторов, роторы размещены с зазором на валу, проходящем через центральные отверстия полых цилиндров, и в подшипниковых щитах закреплены три стержня, проходящих с зазором сквозь три аксиальные отверстия в роторах. 2. Мотор-редуктор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен третьим статором с обмоткой и третьим катящимся ротором, размещенных аксиально относительно остальных двух статоров и роторов, причем суммарная активная длина двух крайних статоров или роторов равна активной длине среднего статора или ротора. 3. Мотор-редуктор по п.2, отличающийся тем, что средний статор сдвинут по окружности на полюсное деление относительно двух крайних статоров, установленных без сдвигов относительно друг друга. 4. Мотор-редуктор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что зазоры между стержнями, проходящими сквозь три аксиальные отверстия в роторах, превышают зазоры между роторами, размещенными на валу.