Волновой магнитный редуктор Советский патент 1981 года по МПК F16H1/00 H02K49/10 

1

Изобретение относится к электромеханике, а точнее, к прецизионным волновым магнитным редукторам.

Известные волновые магнитные редукторы содержат два соосных кольца из немагнитного материала, в которых размещены пластины (зубья) из магнйтномягкого материала, и постоянные магниты, обеспечивающие силовое магнитное взаимодействие между даниьши кольцами fl 1-

Недостатком известных ред: кторов является их низкая точность, обусловленная зависимостью точности углового положения выходного вала, от его радиального биения При работе редуктора Б понижающем режиме.

Суммсфная ошибка углового положения выходного вала такого редуктора складывается в основном из двух составляющих; из ошибки, обусловленной неточностью углового положения пластин из «нагнитномягкого материала, и ошибки, обусловленной радиальным биением одного кольца относительно другого, вызванного биением выходного вала.

Ошибка за счет неточности углового положения пластин определяется формулой,

5Л,.Ф,

где &Ф- средняя ошибка положения

пластин (зубьев); N - число взаимодействующих ®зубьеб;

Ошибка, обусловленная радиальню биением, определяется формулой

„ где г - радиус рабочего зазора}

S - зазор между кольцами; ;i лг - биение.

При болыаом (порядка 200-300) чис ле зубьев и обычной для стгшдартных делительных устрЫ1ств сшибке углового положения пластин (порядка 1) ошибка 3 счет радиального биения может существенно превосходить 25 ошибку А за счет неточности размещения пластин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является волновой магиитный редуктор, содержащий установленный на ведущем валу ротор с постоянными магнитами, установленные коаксиально два кольца из немагнитного материала с радиально размещенными в них пластинами из магнитномягкого материала. Такая схема магнитной цепи позволяет за счет одностороннего намагничивания постоянных магнитов исключить перемагничивание зубьев в процессе работы, а следовательно, резко снизить потери на гистерезис, позволяет иметь любое, .в том числе и нечетное, число пар полюсов/ что обеспечивает более широкий, чем в случае однорядных редукторов, диапазон допустимых передаточных отнсмиений, а также дает возможность путем разворота колеса на 180 во время нарезания второго ряда зубьев исключить периодическую составляющую ошибку углового положения зубьев 2 .

Однако ошибка углового положения выходного вала uf,обусловленная радиальным биением, при большом {порядка 200-300) числе зубьев и обычной для стандартных делительных устройств погрешности (порядка 1) может существенно превосходить сшибку за счет неточности углового положения пластин .

Цель изобретения - повышение точности передачи и увеличение выходного момента.

Указанная цель достигается тем, что волновой магнитный редуктор снабжен кольцом с радиально размещенными пластинами из магнитномягкого материала, установленным в радиальном зазоре между внутренним и внешним кольцами, последние жестко соединены между собой, а их пластины попарно лежат на одном радиусе.

На фиг. 1 изображен предлагае(«ий волновой магнитный редуктор с двухрядным расположением во всех трех кольцах и с числом пар магнитных поЛюсов, равным трем, разрез, на фиг. 2то же, торцовой разрез.

Редуктор содержит коаксиально установленные немагнитные кольца 1 и 2, жестко соединенные между собой в единую деталь 3, которая одновременно является герметическим экраном, отделяющим немагнитное кольцо 4 от ротора 5 с постоянными магнитами 6. Ротор 5 установлен на ведущем валу 7, вращающемся в подшипниках 8. Среднее кольцо 4 насажено на выходной вал 9, вращающийся в подшипниках 10. .В кольцах 1,2 и 4 пластины 11-13 из магнитномягкого материала соответственно . Кольцо 1 охвачено снаружи сплошным кольцом из магнитномягкого материала 14 и вместе с ним жестко соединено с крыидкой 15. Крышка 16 прикреплена к детали 3. Число пластин и их угловое положение в .кольцах 1 и 2 совпалают, указанное число может равняться числу пластин

в кольце 4 или может отличаться от него на число равное или кратное трем.

В случае, равенства числа пластин в указанных кольцах по крайней мере, в одном из трех колец, пластины размещены с неравномерным угловым шагом с угловым периодом в 120. Такой редуктор преобразует равномерное вращение входного вала в колебательное Движение выходного вала, в случае,

0 если число пластин в указанных кольцах отличается на число равное или кратное трем, а пластины во всех коль цах размещены с постоянным угловым шагом, редуктор преобразует равномер5ное вращение входного вала в равномерное вращение выходного. Если же при этом хотя бы в одном из колец пластины разь«щены с переменным угловым шагом, данный редуктор преоб0разует равномерное вращение входного вала во вращательно-колебательное движение выходного вала. Допустима схема редуктора, в котором в одном из колец, кроме среднего, пластины

5 размещены в один ряд, при этом их длина в осевом направлении превосходит удвоенный соответствующий размер пластин, размещенных в смежном кольце, а также схема, при которой во всех кольцах пл-астины размещены в

0 один ряд.

Предлагаемый редуктор работает следующим образом.

Постоянные магниты б обеспечивают силовое взаимодействие между пласти5нами 11, 12 и 13, которое приводит к тому, что кольцо 4 устанавливается в некотором равновесном положении, обусловленном равенством нулю (в случае отсутствия нагрузки на выходе)

0 суммарного момента, действующего на все пластины. Данное равновесное положение при наличии любого несоответствия в угловом распределении пластин,:в кольцах 1 и 2 с одной стороны и кольцом 4 с другой, изменяет5ся при вращении постоянных магнитов 6, что приводит к вращению кольца 4 относительно колец 1 и 2.

Погрешность положения выходного вала данного редуктора, обусловленная

0 радиальным биением наружного и внутреннего колец относительно среднего 1, определяется формулой

J.()

ДЧ

2 rf

h

5

где d - толщина среднего кольца. Эта ошибка в /d раз меньше, чем аналогичная ошибка у двухколесного редуктора, обычно отношение /d превосходит число 10. Погрешност)ь углового положения выходного вала дН/( за

0 счет неточности углового положения пластин Аф определяется формулой

й.--(2N)(l) .

и имеет тот же порядок, что и в двухколесном редукторе. Погрешность АШз за счет несовпадения осей симметрии системы пластин во внутреннем к наружном кольце дг определяется Д, ,

Однако, в варианте, в котором во все трех кольцах пластины расположены в два ряда, при условии совместного прорезания пазов под пластины в наружном и внутреннем кольце, указанная погрешность усредняется по большому числу пластин и пренебрежимо мала.

Введение в магнитную цепь двух дополнительных зазоров, дополнительного кольца, а следова ельно, в сумме составляющих обычно около одного процента cyNwapHofi длины постоянного магни га вдоль средней силОвой лииии, незначительно увеличивает коэффициен размагничивания, что приводит при использовании высококоэрцитивных магнитов, например из сплава SD Со, к пренебрежимо малому снижению индукции в зазоре. Таким образом, момент и жесткость предлагаемого редуктора практически вдвое больше соответствующих характеристик соизмеримого с НИМ двухколесного редуктора.

Формула изобретения

Волновой магнитный редуктор, содержащий установленный на ведущем валу ротор с постоянными магнитами, установленные коаксиально два кольца из немагнитного материала с радиально размещенными в них пластинами из магнитномягкого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности передачи и увеличения выходного момента, он снабжен кольцом с радиально размещенными пластинами из магнитномягкого материала, установленным в радиальном зазоре между внутренним и внешним кольцами, последние жестко соединены между собой , а их пластины попарно лежат на одном радиусе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 280142,. кл. F 16 Н 1/06, 1968.

2.Па:тент США № 3.301.019, кл. 74-640, 1967 (прототип).

f5

ID

/ . f/f

ft

12

а

9т.1