ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ ДИСКОВЫМ РОТОРОМ Советский патент 1995 года по МПК H02K41/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном электроприводе.

Целью изобретения является повышение динамических характеристик, ресурса и упрощение конструкции электродвигателей с катящимся дисковым ротором.

На фиг.1 схематически изображен электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - то же, вариант взаимного расположения зубьев дискового ротора и выходного звена.

Электродвигатель (фиг.1) содержит статор 1, в котором равномерно по окружности размещены катушки электромагнитов с обмотками 2. Сердечники 3 электромагнитов могут перемещаться вдоль оси катушек и закреплены шарнирно на дисковом роторе 4 электродвигателя, который, в свою очередь, крепится к статору 1 двигателя на сферическом шарнире 5. Выходное звено 6 электродвигателя установлено на корпусе статора 1 с возможностью вращения и кинематически связано с дисковым ротором 4 с помощью зубчатого зацепления, причем число зубьев на зубчатом венце 7 выходного звена 6 не равно числу зубьев на зубчатом венце 8 дискового ротора 4. Обмотки электромагнитов 2 запитываются от блока 9 управления.

Электродвигатель работает следующим образом.

При последовательном переключении обмоток 2 электромагнитов от блока 9 управления сердечники 3 электромагнитов последовательно втягиваются в соответствующие запитанные катушки. При этом дисковый ротор 4 притягивается к статору 1, а зубчатый венец 8 входит в зацепление с зубчатым венцом 7 (фиг. 2), и зона этого зубчатого зацепления по мере переключения обмоток 2 катушек перемещается, т.е. дисковый ротор 4 обкатывается по выходному звену 6. Вследствие разницы зубьев на зубчатых венцах 7 и 8 будет происходить редукция частоты переключения обмоток 2 статорных электромагнитов и выходное звено 6 будет иметь медленное вращение. Вращению дискового ротора 4 препятствуют сердечники 3 электромагнитов. При отключении питания от обмоток 2 электромагнитов дисковый ротор может остановиться в произвольном положении - его перемещение ограничивает зубчатый венец 7. Если в обесточенном состоянии при определенном смещении дискового ротора 4 зубчатые венцы 7 и 8 выйдут из зацепления и выходное звено 6 сможет проворачиваться относительно своей оси, электродвигатель будет иметь свободный ход. Для исключения появления свободного хода необходимо выполнять высоту зубьев венца 7 больше величины возможного смещения дискового ротора.

На фиг.2 и 3 показаны варианты взаимного положения зубчатых венцов 7 и 8. В случае (фиг.3), когда величина а' максимального возможного смещения дискового ротора 4 превышает высоту h зуба зубчатого венца 7, свободный ход возможен. В случае, когда величина а максимального возможного смещения дискового ротора 4 не превышает высоту h зуба зубчатого венца 7, свободный ход невозможен. В предложенном варианте дисковый ротор двигателя может выполняться максимально облегченным для достижения наилучших динамических характеристик. С этой целью диск ротора делается тонким. При этом контур зубьев зубчатого венца 8 существенно отличается от исходного контура, т.е. от него сохраняются только вершины зубьев. Это не сказывается на работоспособности зубчатого зацепления, но позволяет существенно облегчить диск. Кроме того, облегчения ротора можно добиться за счет выполнения его из легких неметаллических материалов (пластмасс) или высокопрочных легких немагнитных металлов.

В предлагаемом электродвигателе вращение диска ротора устраняется путем введения в его конструкцию подвижных сердечников статорных катушек, шарнирно связанных с диском. Это позволяет отказаться от использования в конструкции двигателя мембраны для стопорения диска (как выполнено в прототипе) и тем самым упростить конструкцию двигателя и повысить его ресурс.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ ДИСКОВЫМ РОТОРОМ, содержащий торцовый статор с расположенными на нем катушками электромагнитов, дисковый ротор, закрепленный в центре масс на сферическом шарнире, и выходное звено, установленное на корпусе статора с возможностью вращения и кинематически связанное с ротором, отличающийся тем, что, с целью повышения динамических характеристик, ресурса и упрощения конструкции, сердечники катушек электромагнитнов статора выполнены подвижными вдоль оси катушек и соединены шарнирно с дисковым ротором.