RU2206954C2

RU2206954C2 - Orbital electromechanical system

Info

Publication number: RU2206954C2
Application number: RU2001120194/09A
Authority: RU
Inventors: А.М. Литвиненко
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: multipurpose reduction-gear drives. SUBSTANCE: system has butt-end stators, rotors, and journal bearing member with bodies of revolution that functions as reduction gear. Each body of revolution disposed between movable and fixed rings is provided with disk rotor. All rotors are disposed in same plane. Peripheral parts of rotors are located in vicinity of external butt-end circular stator and their internal parts, in vicinity of internal butt-end circular stator. EFFECT: reduced size and mass due to dispensing with reduction gear. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к орбитальным электромеханическим системам (ОС), т. е. многофункциональным, многороторным, многокоординатным электромеханическим преобразователям, имеющим общую магнитную систему, преимущественно цилиндрического типа, и ряд роторов, оси которых разнесены по образующим замкнутой цилиндрической поверхности (орбите), при этом роторы имеют возможность совершать как минимум два движения - вращение вокруг собственной оси и орбитальное перемещение по круговой траектории относительно общего центра. Данные орбитальные электромеханические системы применяются для электропроводов промышленных роботов, поскольку позволяют уменьшить массу и габариты подвижной части (платформы) в манипуляторе. The invention relates to orbital electromechanical systems (OS), i.e., multifunctional, multi-rotor, multi-axis electromechanical converters having a common magnetic system, mainly of a cylindrical type, and a number of rotors, the axes of which are spaced along the generators of a closed cylindrical surface (orbit), while the rotors have the ability to make at least two movements - rotation around its own axis and orbital movement along a circular path relative to the common center. These orbital electromechanical systems are used for electric wires of industrial robots, since they allow to reduce the mass and dimensions of the moving part (platform) in the manipulator.

Известна орбитальная электромеханическая система промышленных роботов, имеющая модульный торцевой цилиндрический индуктор (статор), внутри статора расположены диски роторов приводных двигателей [1]. Недостатком такой системы является увеличенный размер воздушного зазора. Это обусловлено наличием кривизны у цилиндрического статора, которая естественно не совпадает с плоскостью роторов. Кроме этого, недостатком является наличие только одного статора, что приводит к необходимости установки замыкающих магнитопроводов на вращающейся платформе. Known orbital electromechanical system of industrial robots, having a modular end cylindrical inductor (stator), inside the stator there are rotor disks of drive motors [1]. The disadvantage of this system is the increased size of the air gap. This is due to the curvature of the cylindrical stator, which naturally does not coincide with the plane of the rotors. In addition, the disadvantage is the presence of only one stator, which leads to the need to install trailing magnetic cores on a rotating platform.

Наиболее близким к заявляемой по совокупности существенных признаков является орбитальная электромеханическая система мотор-редуктор, которая содержит две тормозные системы - внутреннюю и внешнюю [2]. Closest to the claimed essential features is the orbital electromechanical motor-reducer system, which contains two braking systems - internal and external [2].

В состав системы входят роликовые или шариковые подшипники с телами качения. Недостатком данной системы является наличие редуктора, что усложняет конструкцию, понижает надежность, увеличивает массу и габариты. The system includes roller or ball bearings with rolling elements. The disadvantage of this system is the presence of a gearbox, which complicates the design, reduces reliability, increases weight and dimensions.

Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение надежности, уменьшение массы и габаритов при предельной простоте механической части. The invention is aimed at simplifying the design, increasing reliability, reducing weight and dimensions with the utmost simplicity of the mechanical part.

Это достигается тем, что орбитальная электромеханическая система снабжена внутренним статором с обмоткой, указанные внешний и внутренний статоры выполнены торцевыми, тела качения подшипника через являющиеся входными валы соединены с роторами, выполненными дисковыми и расположенными в одной плоскости, при этом периферийные части дисковых роторов находятся в зоне внешнего торцевого статора, а внутренние части роторов - в зоне внутреннего торцевого статора, при подаче напряжения в обмотки указанных торцевых статоров в воздушном зазоре возникают вращающиеся магнитные поля противоположного направления. This is achieved by the fact that the orbital electromechanical system is equipped with an internal stator with a winding, these external and internal stators are made end-face, the rolling elements of the bearing through the input shafts are connected to rotors made of disk and located in the same plane, while the peripheral parts of the disk rotors are in the zone external end stator, and the internal parts of the rotors in the area of the internal end stator, when voltage is applied to the windings of the specified end stators in the air gap oznikayut rotating magnetic fields of opposite direction.

Достижение технического результата достигается за счет того, что тела качения подшипника являются одновременно входными валами редуктора. The achievement of the technical result is achieved due to the fact that the rolling elements of the bearing are simultaneously input shafts of the gearbox.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез в вертикально-диаметральной плоскости системы орбитальной электромеханической, на фиг.2 - разрез данной орбитальной электромеханической системы в плоскости воздушного зазора, вид на торцевые статоры. The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a section in the vertically diametrical plane of an orbital electromechanical system, Fig. 2 is a section of this orbital electromechanical system in the plane of the air gap, a view of the end stators.

Орбитальная электромеханическая система имеет корпус 1, в корпусе установлено неподвижное кольцо 2, подшипник качения, на чертеже показан конусный подшипник, хотя может быть и использован подшипник с цилиндрическими роликами. Подшипник имеет внутреннее вращающееся кольцо 3, в которое запрессован выходной вал 4. Тела качения (ролики) 5 через короткие валы 6 соединены с дисковыми роторами 7, которые в простейшем случае представляют собой алюминиевые диски, для улучшения характеристик может быть введен активный слой в виде ферромагнитных тел, запрессованных в диски. Имеется также внутренний торцевой статор 8 с обмоткой, внешний торцевой статор 9 с обмоткой, коробка выводов 10. Торцевые статоры установлены на задней крышке 11 корпуса. Внешний торцевой статор 9 установлен в зоне периферийных частей 12 роторов 7, а статор 8 установлен в зоне внутренних частей 13 дисковых роторов 7. The orbital electromechanical system has a housing 1, a fixed ring 2 is installed in the housing, a rolling bearing, a conical bearing is shown in the drawing, although a bearing with cylindrical rollers can be used. The bearing has an internal rotating ring 3 into which the output shaft 4 is pressed. Rolling bodies (rollers) 5 are connected via short shafts 6 to disk rotors 7, which in the simplest case are aluminum disks, an active layer in the form of ferromagnetic can be introduced to improve performance bodies pressed into discs. There is also an internal end stator 8 with a winding, an external end stator 9 with a winding, terminal box 10. The end stators are installed on the back cover 11 of the housing. The external end stator 9 is installed in the area of the peripheral parts 12 of the rotors 7, and the stator 8 is installed in the area of the internal parts 13 of the disk rotors 7.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на обмотки торцевых статоров 8 и 9 в воздушном зазоре возникает вращающееся электромагнитное поле, при этом направление вращения полей торцевых статоров 8 и 9 противоположное. The device operates as follows. When voltage is applied to the windings of the end stators 8 and 9, a rotating electromagnetic field appears in the air gap, while the direction of rotation of the fields of the end stators 8 and 9 is opposite.

Под воздействием этих полей периферийные части дисковых роторов 7 испытывают тяговые усилия одного направления, а внутренние части дисковых роторов 7 - тяговые усилия противоположного направления. В результате дисковые роторы 7 совместно с телами качениями 5 совершают сложное вращательное движение, состоящее из двух - собственного вращения и орбитального перемещения внутри неподвижного кольца 2. При этом фрикционный контакт с подвижным кольцом 3 приводит к тому, что кольцо 3 вращается совместно с валом 4 со скоростью меньше, чем скорость собственного вращения ротора 7. Это уменьшение обусловлено разностью диаметров тел качения 5 и колец 2 и 3. Under the influence of these fields, the peripheral parts of the disk rotors 7 experience traction in one direction, and the inner parts of the disk rotors 7 experience traction in the opposite direction. As a result, the disk rotors 7 together with the rolling bodies 5 make a complex rotational movement, consisting of two - proper rotation and orbital movement inside the stationary ring 2. In this case, frictional contact with the movable ring 3 leads to the fact that the ring 3 rotates together with the shaft 4 with less than the speed of the own rotation of the rotor 7. This decrease is due to the difference in the diameters of the rolling elements 5 and rings 2 and 3.

Введение описанных конструктивных схем механической, роторной и статорной систем позволяет улучшить массогабаритные показатели за счет исключения редуктора из состава привода и возложения его функции на опорный подшипник. The introduction of the described structural schemes of the mechanical, rotor and stator systems allows to improve the overall dimensions by eliminating the gearbox from the drive and assigning its function to the pillow block bearing.

Источники информации
1. А.с. СССР 1459921, В 25 j 11/00, 1989.Sources of information
1. A.S. USSR 1459921, B 25 j 11/00, 1989.

2. Патент РФ 2071631, Н 02 К 41/06, 1997. 2. RF patent 2071631, N 02 K 41/06, 1997.

Claims

An orbital electromechanical system comprising a housing in which a stationary bearing ring with rolling bodies is mounted, an output shaft, an external stator with a winding, rotors characterized in that it is equipped with an internal stator with a winding, the external and internal stators are made into the inner rotating ring of which is mounted end, the rolling elements of the bearing through the input shafts are connected to rotors made disk and located in the same plane, while the peripheral parts of the disk rotor s are located in the area of the external end stator, and the internal parts of the rotors are in the area of the internal end stator, when voltage is applied to the windings of the specified end stators in the air gap, rotating magnetic fields of the opposite direction arise.