DD272496A1

DD272496A1 - ELECTROMAGNETIC WAVE GENERATOR FOR WAVE GEARBOX DRIVES

Info

Publication number: DD272496A1
Application number: DD31674088A
Authority: DD
Inventors: Juergen Baetge; Viktor Otte; Klaus Riemekasten
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1989-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wellgenerator fuer Wellgetriebeantriebe, die zum Antrieb von Baugruppen der Industrierobotertechnik verwendet werden. Der Wellgenerator besteht aus radial zum elastischen Rad im Gehaeuse des Antriebes angeordneten Statorwicklungen und innerhalb des elastischen Rades um die Achse des elastischen Rades drehbar angeordneten, radial auslenkbaren Permanentmagneten. Zur Vermeidung von gegen die Abtriebsbewegung wirkenden Kraeften und damit zur Erhoehung des Wirkungsgrades sind die Permanentmagnete (8) mit einer unabhaengig vom elastischen Rad (2) drehbar gelagerten Nabe (6) aus unmagnetischem Material verdrehfest verbunden und gegenueber dieser radial verschiebbar gefuehrt. An ihren dem Innenmantel des elastischen Rades (2) gegenueberstehenden Flaechen weisen sie Gleitelemente auf. Fig. 1The invention relates to an electromagnetic wave generator for wave gear drives, which are used to drive assemblies of industrial robotics. The wave generator consists of radially to the elastic wheel in the housing of the drive arranged stator windings and rotatably disposed within the elastic wheel about the axis of the elastic wheel radially deflectable permanent magnets. In order to avoid forces acting against the output movement and thus to increase the efficiency, the permanent magnets (8) are non-rotatably connected to a hub (6) of nonmagnetic material which is rotatably mounted independently of the elastic wheel (2) and are guided so as to be radially displaceable with respect to them. At their the inner shell of the elastic wheel (2) opposite surfaces they have sliding elements. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wellgonerator für Wellgetriebantriebe, die zum Antrieb insbesondere von Baugruppen der Induttrlerobotertechnik verwendet werden.The invention relates to an electromagnetic Wellgonerator for Wellgetriebantriebe, which are used to drive in particular of assemblies of Induttrlerobotertechnik.

Characteristic of the known state of the art

Es sind bereits elektromagnetische WellgenerAtoren für Wellgetriebeantriebe bekannt, die durch im Gehäuse des Antriebes angeordnete Statorwicklungen und im Inneren des elastischen Rades des Wellgetriebes radial angeordnete Permanentmagnete gebildet werden. (SU-US 219349,227032,227816,227817).There are already known electromagnetic WellgenerAtoren for corrugated drives, which are formed by arranged in the housing of the drive stator windings and inside the elastic wheel of the wave gear radially arranged permanent magnets. (SU-US 219349,227032,227816,227817).

Die Permanentmagnete sind mit dem elastischen Rad verdrehfest verbunden bxw. werden durch geeignete Maßnahmen, z. B. eine Hülse aus elastischem Material (SU-US 2278167) gehalten.The permanent magnets are rotationally connected to the elastic wheel bxw. be replaced by appropriate measures, eg. B. a sleeve made of elastic material (SU-US 2278167) held.

Die Funktion der beschriebenen Antriebe besteht darin, daß bei Stromfluß in den Statorwicklungen In diesen ein sich drehendes elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das auf die Permanentmagnete wirkt und dadurch eine gewollte Deformation des . elastischen Rades erreicht wird, die mit dem elektromagnetischen Feld umlauft. Das elastische Rad wälzt dabei auf dem starren Rad entgegengesetzt zur Drehrichtung des elektromagnetischen Feldes ab und erzeugt somit eine Abtriebsbewegung. Da die Permanentmagnete drehfest mit dem elastischen Rad verbunden sind, werden sowohl die optimale Ausbildung der Deformation des elastischen Rades behindert als auch seine Inneren mechanischen Spannungen erhöht. Durch fehlerhafte Deformation verschlechtern sich die 2ahneingriffsbedingungen, so daß sich der Wirkungsgrad des Getriebes verschlechtert. Die erhöhten Spannungen führen außerdem zu höherer Werkstoffbelastung, infolge dessen sich die Lebensdauer dieser Antriebe verringert. Eine Verbesserung der Ausbildung der Deformation des elastischen Rades und damit auch eine Verringerung der inneren Spannungen wird In gewissem Maße durch eine Lagerung der Permanentmagnete direkt am elastischen Rad, z.B. in einer elastischen Hülse (SU-US 227816) erreicht, ist aber für eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades noch nicht ausreichend.The function of the described drives is that when current flows in the stator windings in this a rotating electromagnetic field is generated, which acts on the permanent magnets and thereby a desired deformation of. elastic wheel is achieved, which rotates with the electromagnetic field. The elastic wheel rolls on the rigid wheel opposite to the direction of rotation of the electromagnetic field and thus produces a driven movement. Since the permanent magnets are rotatably connected to the elastic wheel, both the optimal formation of the deformation of the elastic wheel are hindered and its internal mechanical stresses increased. Due to faulty deformation deteriorate the two-meshing conditions, so that the efficiency of the transmission deteriorates. The increased stresses also lead to higher material load, as a result of which the life of these drives is reduced. An improvement in the formation of the deformation of the elastic wheel and thus also a reduction of the internal stresses is to some extent by a storage of the permanent magnets directly on the elastic wheel, e.g. achieved in an elastic sleeve (SU-US 227816), but is not sufficient for a substantial improvement in the efficiency.

Das elastische Rad als Abtrieb bewegt sich auf Grund der Relativbewegung zwischen elastischem und feststehendem starren Rad zusammen mit den Permanentmagneten in entgegengesetztem Drehsinn gegenüber dem rotierenden elektromagnetischen Feld. Da jedoch das Magnetfeld bestrebt ist, die Permanentmagnete mitzunehmen, entstehen Verluste, die durch einen höheren Energieaufwand wieder ausgeglichen werden müssen, so daß sich der Wirkungsgrad auch aus diesem Grunde verringert. Außerdem kann es auf Grund der entgegengesetzten Drehrichtungen zu einer Relativbewegung zwischen elastischem Rad und den Permanentmagneten kommen, was ähnlich des Schlupfes bei Riementrieben zu Verlusten In der Antriebsleistung führen kann. Besonders bei niedrigen Frequenzen der angelegten elektrischen Spannungen sind auch Funktionsstörungen des Antriebes zu erwarten.The elastic wheel as output moves due to the relative movement between the elastic and stationary rigid wheel together with the permanent magnets in opposite directions of rotation relative to the rotating electromagnetic field. However, since the magnetic field strives to take the permanent magnets, resulting in losses that must be compensated by a higher energy consumption again, so that the efficiency is also reduced for this reason. In addition, there may be due to the opposite directions of rotation to a relative movement between the elastic wheel and the permanent magnet, which similar to the slippage in belt drives can lead to losses in the drive power. Especially at low frequencies of the applied electrical voltages and malfunctions of the drive can be expected.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein elektromechanischer Wellgenerator für Wellgetriebeantriebe, der bei gleichbleibender Leistung des . Antriebes wesentlich weniger Energie erfordert und somit einen höheren Wirkungsgrad des Wellgetriebeantriebes ermöglicht.The aim of the invention is an electro-mechanical wave generator for corrugated transmission drives, with the same performance of the. Drive requires much less energy and thus allows a higher efficiency of the wave gear drive.

Statement of the essence of the invention The invention has the object iugrunde to change the known electromagnetic wave generators such that in the Realization of the relative movement between elastic and rigid wheel against each other or against the Abtriebsbewegung acting KrI fte can occur.

brflndungegemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Permanentmagnete mit einer unabhängig vom elastischen Rad drehbar gelagerten Nabe aus unmagnetischem Materie! verdrehfest verbunden und gegenüber dieser radial verschiebbar geführt sind. An Ihrem dem Innenmantel d',s elastischen Rades gegenüberstehenden Flächen weisen die Permanentmagnetebrflndungegemäß the object is achieved in that the permanent magnets with a rotatably mounted independently of the elastic wheel hub of non-magnetic matter! connected rotationally fixed and are guided radially displaceable relative to this. At their the inner shell d ', s elastic wheel opposite surfaces facing the permanent magnets

Sliding elements, such as rolling bearings. Conveniently, at least two opposing Permanent magnets provided. DIa permanent magnets can also be designed to be split in a radial plane, each part having a separate stator winding

zugeordnet ist, zwischen denen sich das starre Rad befindet. Dadurch wird das elastische Rad über einer größeren Breite verformt und somit der Zahneingriff verbessert.is assigned, between which the rigid wheel is located. As a result, the elastic wheel is deformed over a greater width and thus improves the meshing.

To reduce Wlrbelströmen that hinder the rotation of the wave generator, it is advantageous to the To produce permanent magnets of lameliiertem material. The mechanism of action of the electromagnetic wave generator is a cloth in the solution according to the invention

bekannterweise In der Realisierung elqer radialen Auslenkung der Permanentmagnete an zwei gegenüt liegenden Stellen des elastischen Rades, so daß dieses mit dem starren Rad In Eingriff gelangt und bei Umlauf dieser Verformung eineAs is known in the realization elqer radial deflection of the permanent magnets at two gegenüt lying points of the elastic wheel, so that this comes into engagement with the rigid wheel and in circulation of this deformation

Performs output movement. New is that now the permanent magnets by the rotating electromagnetic field

sowohl radial ausgelenkt als auch In Rotation versetzt werden und somit das elastische Rad synchronboth radially deflected and set in rotation and thus the elastic wheel synchronously

Deform circumferentially in the electromagnetic field. Between permanent magnets

und elastischem Rad besteht keine Zwangsverbindung mehr. Das hat den Vorteil, daß sich das elastische Rad ohne Behinderung verformen kann, so daß optimale Eingriffsbedingungen zwischen elastischem und starrem Rad ermöglicht werden. Das bewirkt wiederum eine Verbesserung des Wirkungsgrades. Durch die erfindungsgemflße Lösung wird ferner ein gleicher Drehsinn von elektrischem Feld und Permanentmagneten gewährleistet, was ebenfalls zur Erhöhung des Wirkungsgrades beiträgt. Werden die Getrieberäder geradverzahnt, kann ein Verschleiß der Zähne des starren bzw. elastischen Rades selbsttätig ausgeglichen werden.and elastic wheel is no longer a forced connection. This has the advantage that the elastic wheel can deform without hindrance, so that optimum engagement conditions between elastic and rigid wheel are made possible. This in turn causes an improvement in the efficiency. The solution according to the invention furthermore ensures the same direction of rotation of the electric field and permanent magnet, which likewise contributes to increasing the efficiency. If the gears are sprocket-toothed, a wear of the teeth of the rigid or elastic wheel can be compensated automatically.

Ausführungsbelsplel Below, the invention will be explained in more detail by way of example. In the accompanying drawing show: Fig. 1: a partial section length by the drive and Flg. 2: a radial section through a drive according to the invention.

Der Antrieb ist in oinem Gehäuse 1 untergebracht und besteht im wesentlichen aus einem außenverzahnten elastischen Rad 2 und einem innenverzahnten starren Rad 3, das mit dem Gehäuse 1 fest verbunden Ist. Das elastische Rad 2 ist mit einer Abtriebswelle 4 fest verbunden. Im Inneren des elastischen Rades 2 befindet sich eine Welle 5, mit der eine Nabe 6, die im vorliegenden Beispiel aus Kunststoff besteht, verbunden ist. In der Nabe 6 sind In zwei radial um 180* versetzt angeordneten Bohrungen Führungsstangon 7 geführt. Auf die freien Enden der Führungsstangen 7 tat jeweils ein Permanentmagnet 8 aufgeschraubt. Die Permanentmagnete 8 sind in ihren, dem elastischen Rad 2 unmittelbar gegenüberliegenden Flächenbereichen entsprechend dem Innenradius des elastischen Rades 2 gewölbt und mit Lagern 9 versehen, die im stromlosen Zustand die innere Mantelfläche des elastischen Rades nicht bzw. gerade noch berühren. Das elastische Rad 2 ist von einem Stator 10 umgeben, in dem räumlich versetzt angeordnete Wicklungen 11 untergebracht sind. Werden die Wicklungen 11 mit sinusförmigen, entsprechend der Wicklungsanordnung phasenverschobenen Spannungen erreg), erzeugen sie ein sich drehendes elektromagnetisches Feld, durch dessen Wirkung die Permanentmagnete 8 radial nach außen angezogen werden und nun über die Lager 9 gegen den Innenmantel des elastischen Rades 2 drücken. Dadurch wird im elastischen Rad 2 eine Deformation erzeugt, in deren Folge die Verzahnungen des elastischen Rades 2 und des starren Rades 3 im Bereich der Permanentmagnete 8 in Eingriff gelangen. Die Permanentmagnete 8 bewegen sich synchron mit dem sich drehenden elektromagnetischen Feld, so daß diese Deformation und damit der Eingriff zwischen dem elastischen Rad 2 und dem starren Rad 3 kontinuierlich umlaufen.The drive is housed in oinem housing 1 and consists essentially of an externally toothed elastic wheel 2 and an internally toothed rigid wheel 3, which is fixedly connected to the housing 1. The elastic wheel 2 is fixedly connected to an output shaft 4. Inside the elastic wheel 2 is a shaft 5, with which a hub 6, which consists in the present example of plastic, is connected. In the hub 6 are in two radial 180 ° staggered holes Führungsstangon 7 out. On the free ends of the guide rods 7 each had a permanent magnet 8 screwed. The permanent magnets 8 are curved in their, the elastic wheel 2 directly opposite surface areas corresponding to the inner radius of the elastic wheel 2 and provided with bearings 9, which do not touch the inner circumferential surface of the elastic wheel or just in the de-energized state. The elastic wheel 2 is surrounded by a stator 10, in which spatially offset windings 11 are housed. If the windings 11 are energized with sinusoidal voltages phase-shifted according to the winding arrangement, they produce a rotating electromagnetic field, by whose action the permanent magnets 8 are attracted radially outwards and now press against the inner shell of the elastic wheel 2 via the bearings 9. As a result, a deformation is generated in the elastic wheel 2, as a result of which the toothings of the elastic wheel 2 and of the rigid wheel 3 engage in the area of the permanent magnets 8. The permanent magnets 8 move synchronously with the rotating electromagnetic field, so that this deformation and thus the engagement between the elastic wheel 2 and the rigid wheel 3 continuously circulate.

Da sich die Zähnezahl des elastischen Rades 2 von der des starren Rades 3 um ein geradzahliges Vielfaches der im Eingriff befindlichen Zähnezahl unterscheidet, tritt somit eine Relativbewegung zwischen dem zusammen mit dem Stator 10 am feststehenden Gehäuse 1 befestigten starren Rad 3 und dem mit der Abtriebswelle 4 verbundenen elastischen Rad 2 auf.Since the number of teeth of the elastic wheel 2 differs from that of the rigid wheel 3 by an even multiple of the number of teeth in engagement, thus a relative movement between the rigid wheel 3 fixed together with the stator 10 on the stationary housing 1 and with the output shaft 4 occurs connected elastic wheel 2 on.

Claims

-1- 272498 Claims:

1. Electromagnetic wave generator for corrugated drives with radially to the elastic wheel in the housing of the drive arranged stator windings and within the elastic wheel about the axis of the elastic wheel rotatably mounted «radially deflectable permanent magnet, characterized in that the permanent magnets (8) with an independent of the elastic wheel (2) rotatably mounted hub (6) made of non-magnetic material rotationally connected and are guided against this radially displaceable and on your the inner shell of the elastic wheel (2) facing surfaces sliding elements.

2. Electromagnetic wave generator according to claim 1, characterized in that / at least two opposite permanent magnets (8) are provided.

3. An electromagnetic wave generator according to claim 1 and 2, characterized in that the permanent magnets (8) are divided in the radial plane, each part of a separate stator winding assigned (st, between which the rigid wheel (3) is located.

4. Electromagnetic wave generator according to claim 1 to 3, characterized in that the permanent magnets (8) consist of a lameliierten material.

5. Electromagnetic wave generator according to claim 1, characterized in that rolling elements are used as sliding elements.