ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2001 года по МПК E05F11/42 B60J1/17 

Изобретение относится к конструкциям электромеханических приводов и может быть использовано в автомобильном транспорте, в механизмах подъема и опускания, например в лебедках, в приводных жалюзи, а также может быть применено в качестве мотора для колес.

Известен электромеханический привод, состоящий из установленных в цилиндрическом корпусе тормоза и редуктора и связанного с ними электродвигателя (см. каталог ALUTECH, СП "Алютех инкорпорейтед", 13. Варианты комплектации роллет, 1999 г. ). Данный привод переменного тока используют для приводных жалюзи.

Недостатками известной конструкции являются:
- низкая электробезопасность из-за использования сетевого напряжения неременного тока на приводе;
- невозможность создания безопасных условий работы электромеханического привода, в случае отказа тормозного механизма при наличии активной нагрузки;
- ее неуниверсальность, а именно на разные веса полотна жалюзи необходимо иметь различные двигатели по мощности при постоянстве напряжения питания; а также возможность его применения только для жалюзи за счет внутривального расположения электропривода;
- отсутствие регулировки скорости перемещения полотна;
- наличие конечных выключателей по положению, которые не обеспечивают отключения жалюзи при попадании в просвет между полотном и стопором посторонних предметов. Это приводит к поломке жалюзи и привода в целом; большие осевые габариты ограничивают возможность его применения; не обеспечивается быстрое срабатывание защиты при резком увеличении нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является электромеханический привод, включающий корпус с крышками, установленный в корпусе входной вал, связанный кинематически с ним выходной элемент и механизм вращения входного вала, выполненный в виде закрепленного на входном валу, по крайней мере, одного дискового якоря и одной магнитной системы со щеткодержателем и щетками, установленными с возможностью контактирования с дисковым якорем, причем магнитная система - разрезная и состоит из двух одинаковых половин, каждая из которых имеет немагнитные обоймы с постоянными магнитами и магнитопроводы, при этом один магнитопровод выполнен разрезным, а второй - целиковым (патент RU N 2123435, по кл. E 05 F 11/42, 1996 г.).

Недостатками известной конструкции являются
- ее неуниверсальность по применяемости из-за невозможности использования объемов изделий, в которых он может быть применен (свободный внутренний объем лебедки, жалюзи и колеса);
- сложность увеличения редукции привода в тех же самых его габаритных размерах;
- отсутствие тормозного механизма на входном валу.

Задачами, решаемыми предлагаемой конструкцией электромеханического привода являются, устранение недостатков указанных выше.

Технический результат получают путем создания электромеханического привода, включающего корпус с крышками, установленный в корпусе входной вал, связанный кинематически с ним выходной элемент и механизм вращения входного вала, выполненный в виде закрепленного на входном валу по крайней мере одного дискового якоря и одной магнитной системы со щеткодержателем и щетками, установленными с возможностью контактирования с дисковым якорем, причем разрезная магнитная система состоит из двух одинаковых половин, каждая из которых имеет немагнитные обоймы с постоянными магнитами и магнитопроводы, при этом один магнитопровод выполнен разрезным, а второй - целиковым, который согласно изобретения снабжен тормозным механизмом, размещенным на входном валу в крышке корпуса, выполненного в виде цилиндра, причем входной вал, снабженный элементом сцепления, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения относительно входного вала, и выходной элемент, выполненный в виде вала, расположены соосно в корпусе, при этом их кинематическая связь выполнена в виде зубчатого зацепления, одна часть которого расположена на внутренней поверхности корпуса, а другая - в виде по крайней мере одного блока шестерен, входящего в зацепление с элементом сцепления входного вала, причем разрезной магнитопровод снабжен дополнительным целиковым магнитопроводом.

Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить регулировку ограничений по моменту нагрузки на входном валу за счет обратной связи по току, а стабильность скорости вращения выходного элемента за счет обратной связи по скорости, выполненной, например, в виде тахомоста.

Предлагаемый электромеханический привод позволяет достигать высокие динамические характеристики за счет малых величин электромеханической и электрической постоянных времени двигателя постоянного тока с печатным якорем.

Изобретение характеризуется также тем, что тормозной механизм выполнен в виде диска сцепления, подпружиненного к фрикционному диску, закрепленному к крышке корпуса.

Это обеспечивает исключение вращения выходного элемента при отсутствии напряжения на двигателе и наличии активной нагрузки на выходном элементе.

Выполнение тормозного механизма в виде электромагнитной или магнитной муфты дает возможность повысить надежность устройства.

Изобретение характеризуется также тем, что блок шестерен выполнен в виде дифференциального редуктора.

Это позволяет обеспечить компактность редуктора при большом передаточном отношении, бесшумность и высокий КПД.

Блок шестерен может быть выполнен в виде зубчатого редуктора или червячной передачи. Такое выполнение позволяет расширить область применения предлагаемого привода.

Следует заметить, что возможно использовать также цилиндрический, конический, планетарный или волновой редуктор.

Предлагаемый электромеханический привод за счет использования электродвигателя постоянного тока и его динамического торможения обеспечивает быстрое торможение и обеспечивает медленное движение выходного элемента, в случае резкого увеличения активной нагрузки при выходе из строя тормозного механизма.

Предложенная конструкция обладает высокой ремонтопригодностью и технологичностью.

Данная конструкция позволяет увеличивать момент на выходном элементе при постоянстве скорости его вращения за счет увеличения напряжения питания на двигателе при одновременном повышении передаточного отношения редуктора.

В предложенном электромеханическом приводе возможна простая регулировка скорости вращения выходного вала и защита (отключение электродвигателя при воздействии нагрузок на его входной вал).

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность предложенного решения не следует явным образом из известных, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием конструкции электромеханического привода и чертежом, на котором показан разрез электромеханического привода.

Электромеханический привод включает цилиндрический корпус 1 с крышками 2 и 3, установленный в корпусе входной вал 4 с элементом сцепления 5, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения относительно входного вала, расположенный соосно в корпусе и связанный кинематически с входным валом 4 выходной элемент 6, выполненный в виде вала, тормозной механизм, размещенный в крышке 2 на входном валу и механизм вращения входного вала.

Механизм вращения входного вала выполнен в виде закрепленного на входном валу 4 дискового якоря 6 и магнитной системы со щеткодержателем 7 и щетками 8, установленными с возможностью контактирования с дисковым якорем.

Магнитная система выполнена разрезной и состоит из двух одинаковых половин, каждая из которых имеет немагнитные обоймы 9 и 10 с постоянными магнитами 11 и магнитопроводы, при этом один магнитопровод выполнен из разрезных частей 12 и дополнительной целиковой части 13, а второй магнитопровод - целиковым 14.

Целиковый магнитопровод 14 закреплен на торцевой поверхности крышки 2 корпуса 1.

Количество дисковых якорей и магнитных систем, используемых в механизме вращения входного вала может быть различным и зависит от необходимости повышения мощности привода.

Кинематическая связь входного вала и выходного элемента выполнена в виде зубчатого зацепления, одна часть 15 которого расположена на внутренней поверхности корпуса 1, а другая - в виде по крайней мере одного блока шестерен 16, входящего в зацепление с элементом сцепления 5 входного вала. Количество блоков шестерен 16 в конструкции может быть любое и зависит от заданных режимов.

Блок шестерен может быть выполнен в виде дифференциального редуктора, зубчатого редуктора. А зубчатый редуктор, в свою очередь, может быть выполнен в виде червячной передачи.

Выполнение тормозного механизма может быть различным. Он может быть выполнен в виде электромагнитной или магнитной муфты, или же как показано на чертеже.

Тормозной механизм выполнен в виде фрикционно-пружинной муфты, состоящей из диска сцепления 17, подпружиненного к фрикционному диску 18, закрепленному на крышке 2 корпуса 1.

Работа устройства осуществляют следующим образом.

В нерабочем состоянии, при отсутствии напряжения на электродвигателе, выходной вал заторможен и дисковый якорь двигателя находится в замкнутом состоянии, обеспечивая динамический режим работы двигателя.

Это обеспечивает удержание выходного элемента 6 от вращения при воздействии на него активных нагрузок.

При подаче напряжения на электродвигатель происходит переключение его работы с динамического режима в двигательный.

Входной вал 4 начинает вращаться и происходит отключение тормозного механизма. Вращение через элемент сцепления 5 входного вала, имеющего возможность возвратно-поступательного перемещения и входящего в зацепление с блоком шестерен (или блоки шестерен) 16, передается на выходной элемент 6, имеющий возможность передачи вращения на рабочий орган, например, на намоточный вал лебедки, полотна жалюзи и т.д.

Электромеханический привод может быть отключен как вручную, так и автоматически путем отключения питающего напряжения.

Кроме того, в случае попадания рабочего органа в зоны ограничения движения, так например, конечные верхнее и нижнее положения полотна жалюзи, или увеличения нагрузок, превышающих установленную величину, электродвигатель может быть отключен автоматически за счет обратной связи по току.

При отключении электродвигателя происходит переход его работы в динамический режим и срабатывает тормозной механизм, т.е. элемент сцепления 5 входного вала, имеющего также возможность вращательного перемещения стопорит блок шестерен (или блоки шестерен) 16, а затем происходит полная остановка электромеханического привода.

Предлагаемая конструкция электромеханического привода была опробована в качестве привода жалюзи и получены результаты.

Полотно жалюзи весом 25 кг поднималось и опускалось с различной скоростью (до 40 об./мин) при различных напряжениях питания (от 12-48 Вт) от аккумулятора. При этом оно останавливалось автоматически и вручную в конечных положениях.

Удержание полотна обеспечивалось в любом заданном положении на неограниченное время.

Испытания показали также, что электромеханический привод технологичен в изготовлении, надежен в работе, удобен в обслуживании, обладает высокими динамическими способностями в условиях низких температур.

Электромеханический привод для упрощения конструкции снабжен тормозным механизмом, размещенным на входном валу в крышке корпуса. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Электромеханический привод, включающий корпус с крышками, установленный в корпусе входной вал, связанный кинематически с ним выходной элемент и механизм вращения входного вала, выполненный в виде закрепленного на входном валу по крайней мере одного дискового якоря и одной магнитной системы со щеткодержателем и щетками, установленными с возможностью контактирования с дисковым якорем, причем магнитная система - разрезная и состоит из двух половин, каждая из которых имеет немагнитные обоймы с постоянными магнитами и магнитопроводы, при этом один магнитопровод выполнен разрезным, а второй - целиковым, отличающийся тем, что он снабжен тормозным механизмом, размещенным на входном валу в крышке корпуса, выполненного в виде цилиндра, причем входной вал, снабженный элементом сцепления, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения относительно входного вала, и выходной элемент, выполненный в виде вала, расположены соосно в корпусе, при этом их кинематическая связь выполнена в виде зубчатого зацепления, одна часть которого расположена на внутренней поверхности корпуса, а другая в виде по крайней мере одного блока шестерен, входящего в зацепление с элементом сцепления входного вала, причем разрезной магнитопровод снабжен дополнительным целиковым магнитопроводом. 2. Электромеханический привод по п.1, отличающийся тем, что тормозной механизм выполнен в виде диска сцепления, подпружиненного к фрикционному диску, прикрепленному к крышке корпуса. 3. Электромеханический привод по п.1, отличающийся тем, что тормозной механизм выполнен в виде электромагнитной или магнитной муфты. 4. Электромеханический привод по п.1, отличающийся тем, что блок шестерен выполнен в виде дифференциального редуктора. 5. Электромеханический привод по п.1, отличающийся тем, что блок шестерен выполнен в виде зубчатого редуктора. 6. Электромеханический привод по п.1, отличающийся тем, что зубчатый редуктор выполнен в виде червячной передачи.