ПЛАНЕТАРНЫЙ ЭЛЕКТРОМОТОР-РЕДУКТОР Российский патент 2007 года по МПК H02K7/116 F16H1/32 

Изобретение относится к электромеханике, в частности к электрическим машинам, конструктивно сопряженным с редукторами, и может быть использовано в качестве электропривода широкого применения. Результатом изобретения является объединение первой и второй ступеней редуктора в качестве статора и якоря электродвигателя.

Планетарный электромотор-редуктор содержит двухступенчатый планетарный редуктор, у которого шестерня редуктора выполняет функцию корпуса статора электродвигателя, а сателлит выполняет функцию ротора-якоря с электрообмотками электромагнитов. Зубья сателлита установлены с возможностью обкатывания по зубьям статора и шпинделя. Питание катушек статора и якоря электродвигателя осуществляется торцевым коллектором с токоподводящими и отводящими элементами, смещающимся эксцентрично и синхронно с сателлитом редуктора.

Известны мотор-редукторы (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1979, том 3, стр.506-515, а также патент RU 2126582), которые представляют собой электродвигатели, у которых редукторы соединены с входными валами, причем оба узла размещены в общем корпусе.

Существуют мотор-редукторы, у которых отдельные элементы конструкций электродвигателя выполняют одновременно функции редуктора. В патентах (RU 2030082, RU 2098910 и RU 2171526) редукторы установлены эксцентрично в статоре и, обкатывая какую-либо поверхность, выполняют функцию одного из звеньев планетарной передачи, которая может быть либо фрикционной, либо зубчатой. Ротор выполнен в виде двух дисковых радиально противоположно направленных магнитов, установленных вдоль оси редуктора. Имеются также электродвигатели, у которых роторы выполнены с передачей, состоящей из шариков, перемещающихся в косых канавках.

Известны мотор-редукторы (RU 2071631 и RU 2074490), у которых статор и ротор установлены эксцентрично, связаны с планетарным редуктором и имеют электромагнитные тормозные устройства, а водило выполнено с возможностью осевого перемещения выходного вала.

Предлагаемый планетарный электромотор-редуктор включает в себя: зубчатое колесо первой ступени редуктора, которое выполняет функцию статора электродвигателя, шестерню первой ступени редуктора-якоря электродвигателя. Торцевой коллектор, движущийся эксцентрично корпусу редуктора, выполняет функцию раздаточного механизма, производя подачу электроэнергии в магниты статора и якоря со смещением фазы относительно эксцентриситета привода.

На фиг.1 показан предлагаемый привод, у которого сателлит, выполняющий функцию якоря, имеет зубья наружного зацепления, а у статора и шпинделя - внутреннего. На фиг.2 - то же, сечение по А-А-А-А. На фиг.3 сателлит имеет зубья наружного и впадины внутреннего зацепления, статор - внутреннего, а шпиндель - наружного. На фиг.4 - то же, сечение по А-А. На фиг.5 - схема замыкания токопроводящих элементов между собой. На фиг.6 - схема катушек статора и ротора, включенных при расположении контактов, изображенных на фиг.5.

В корпусе 1 (фиг.1 и 2) расположены статор 2 с катушкой 3 электромагнита. Статор 2 имеет зубья 4 внутреннего зацепления, которые входят в зацепления с зубьями 5 сателлита-якоря 6, имеющего катушки 7 электромагнита. Сателлит-якорь 6 своими зубьями 8 входит в контакт с зубьями 9 шпинделя 10, переходящего в вал силового привода. Сателлит-якорь 6 также воздействует на быстроходный эксцентриковый вал 11, который может и отсутствовать в механизме, например в электромотор-редукторе, изображенном на фиг.3 и 4. На сателлите-якоре 6 (фиг.1, 3 и 5) жестко закреплен коллектор 12 с контактами 13, являющимися токоподводящими и отводящими элементами. Контакты 13 контактируют с наружным и внутренним кольцами 14 и 15, подводящими электрический ток к электромотор-редуктору. Наружные и внутренние щетки 16 и 17 служат для подвода электроэнергии в катушки 3 электромагнитов статора 2. Щетки 16 и 17 расположены в крышке 18.

У электромотор-редуктора, изображенного на фиг.3 и 4, нет эксцентрикового вала 11 (фиг.1). Сателлит-якорь 6 (фиг.3 и 4) зубьями 5 центрируется и удерживается зубьями 4 статора 2. Впадины 19 сателлита-якоря 6 контактируют с зубьями 20 шпинделя 21, передающего крутящий момент рабочему органу (не показанному на схеме). Зубья 5 сателлит-якоря 6 покрыты нетокопроводящим материалом 22 специального профиля, который может сниматься и надеваться на зубья и фрикционные пары как чехол.

На фиг.5 верхние контакты 13 соединены, например, с токоподводящим подпружиненным кольцом 14, внизу аналогичные контакты соединены с токоотводящим подпружиненным кольцом 15. В результате через контакты 13 в сателлите-якорь 6 поступает электрический ток, создавая магнитное поле. А так как верхние и нижние контакты 13 соединяются со щетками 17, то электрический ток подается и в катушки 3, где также создается магнитное поле.

Принцип работы электромотор-редукторов, показанных на фиг.1 и 2 и на фиг.3 и 4, аналогичен. Коллектор 12 закреплен на сателлите-якоре 6 так, что электрический ток в электромагниты статора и якоря подается смещенным по фазе. Например, через верхние контакты 13 (а, б, с) с соответствующими щетками 16 электроток от подпружиненного кольца 14 (фиг.5 и 6) поступает в катушки: а', б', с' и д', е', ж', а отводится он через нижние контакты 13 (д, е, ж) с соответствующими щетками 17 и подпружиненное кольцо 15.

Катушки 7 сателлита-якоря 6 запитываются электрическим током от контактов 13 (а, б, с и далее д, е, ж), в результате в катушках а', б', с', д', е' и ж' (фиг.6) возникают магнитные поля и сателлит-якорь 6 относительно точки "А", в которой зубья сателлита максимально входят в зубья статора (фиг.2, 4 и 6) или точки контакта фрикционной пары, смещается по часовой стрелке, при этом контакты 13 также смещаются, подключая следующую группу катушек, а точка "А", нейтральная линия I-I, и эксцентриситет OO₁ вращаются против часовой стрелки, создавая бегущее магнитное поле. Линия I-I относительно точки "А" делит сателлит-якорь 6 на два бегущих поля S и N.

На фиг.1 и 2 эксцентриковый вал 11 и эксцентриситет OO₁ вращаются с большой скоростью, а шпиндель 10 с валом - с малой.

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения планетарного электромотор-редуктора. Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, состоит в улучшении массо-габаритных показателей планетарного электромотор-редуктора путем объединения электродвигателя и планетарного редуктора в один конструктивный узел. Сущность изобретения состоит в том, что в планетарном электромотор-редукторе, содержащем корпус, в котором расположены зубчатое колесо планетарного редуктора и шестерня планетарного редуктора, статор и ротор электродвигателя, установленные эксцентрично и связанные с планетарным редуктором, согласно данному изобретению зубчатое колесо первой ступени планетарного редуктора выполняет функцию статора электродвигателя, а шестерня планетарного редуктора выполняет функцию сателлит-якоря электродвигателя, на котором установлен торцевой коллектор с токоподводящими и токоотводящими контактами, при этом торцевой коллектор имеет возможность движения эксцентрично относительно корпуса, зубчатое колесо-статор электродвигателя имеет катушку электромагнита и выполнено с зубьями внутреннего зацепления, входящими в зацепление с зубьями шестерни сателлит-якоря, имеющего катушки другого электромагнита, а зубья внутреннего зацепления шестерни сателлит-якоря входят в контакт с зубьями шпинделя, при этом упомянутые зубчатое колесо-статор электродвигателя и шестерня сателлит-якоря электродвигателя имеют пазы, в которых размещены катушки соответствующих электромагнитов, подача тока в которые создает крутящий момент и вызывает смещение сателлит-якоря относительно точки наибольшего вхождения его зубьев и зубьев зубчатого колеса-статора электродвигателя друг в друга или относительно точки контакта образованной ими фрикционной пары. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Планетарный электромотор-редуктор, содержащий корпус, в котором расположены зубчатое колесо планетарного редуктора и шестерня планетарного редуктора, статор и ротор электродвигателя, установленные эксцентрично и связанные с планетарным редуктором, отличающийся тем, что зубчатое колесо первой ступени планетарного редуктора выполняет функцию статора электродвигателя, а шестерня планетарного редуктора выполняет функцию сателлит-якоря электродвигателя, на котором установлен торцевой коллектор с токоподводящими и токоотводящими контактами, при этом торцевой коллектор имеет возможность движения эксцентрично относительно корпуса, зубчатое колесо-статор электродвигателя имеет катушку электромагнита и выполнено с зубьями внутреннего зацепления, входящими в зацепление с зубьями шестерни сателлит-якоря, имеющего катушки другого электромагнита, а зубья внутреннего зацепления шестерни сателлит-якоря входят в контакт с зубьями шпинделя, при этом упомянутые зубчатое колесо-статор электродвигателя и шестерня сателлит-якоря электродвигателя имеют пазы, в которых размещены катушки соответствующих электромагнитов, подача тока в которые создает крутящий момент и вызывает смещение сателлит-якоря относительно точки наибольшего вхождения его зубьев и зубьев зубчатого колеса-статора электродвигателя друг в друга, или относительно точки контакта образованной ими фрикционной пары.2. Планетарный электромотор-редуктор по п.1, отличающийся тем, что шестерня сателлит-якоря электродвигателя покрыта материалом специального профиля, способного одеваться на зубья или детали фрикционной пары, как чехол, и сниматься с них.3. Планетарный электромотор-редуктор по п.1 или 2, отличающийся тем, что торцевой коллектор электродвигателя, имеющий возможность вращения эксцентрично относительно корпуса, обеспечивает смещение фазы электродвижущей силы (ЭДС) электродвигателя.4. Планетарный электромотор-редуктор по п.3, отличающийся тем, что коллектор электродвигателя, имеющий возможность вращения эксцентрично относительно корпуса, обеспечивает поочередное запитывание катушек электромагнитов статора и ротора электродвигателя.