RU2446061C1 - Motowheel - Google Patents
Motowheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446061C1 RU2446061C1 RU2010134144/11A RU2010134144A RU2446061C1 RU 2446061 C1 RU2446061 C1 RU 2446061C1 RU 2010134144/11 A RU2010134144/11 A RU 2010134144/11A RU 2010134144 A RU2010134144 A RU 2010134144A RU 2446061 C1 RU2446061 C1 RU 2446061C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric motor
- wheel
- satellites
- satellite
- wheels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам перемещений и может быть использовано для приведения в движение различных устройств, работающих в условиях открытого космоса и экстремальных температурных условиях.The invention relates to moving devices and can be used to propel various devices operating in open space and extreme temperature conditions.
Известен электромотор-колесо, содержащий электродвигатель, планетарный редуктор в виде 2К-Н-механизма и ступицу колеса [1].Known electric motor wheel containing an electric motor, a planetary gear in the form of a 2K-H mechanism and a wheel hub [1].
Существенным недостатком известного электромотор-колеса является ограничение 1500÷2500 об/мин максимальных значений скоростей вращения электродвигателя, обусловленное возникающими при больших скоростях вращения значительными динамическими составляющими нагрузки в зацеплении, и малое передаточное отношение, реализуемое в одной ступени планетарного редуктора. В совокупности это обусловливает большие массогабаритные параметры электромотор-колеса. Кроме того, вследствие необходимости создания хороших условий смазки значительного числа высоконагруженных трущихся сопряжений данная конструкция не может быть использована в условиях открытого космоса.A significant drawback of the known electric motor wheel is the limitation of 1500 ÷ 2500 rpm of the maximum values of the rotational speeds of the electric motor, due to the significant dynamic components of the load arising at high rotational speeds, and the small gear ratio implemented in one stage of the planetary gearbox. Together, this leads to large mass and size parameters of the electric motor-wheel. In addition, due to the need to create good lubrication conditions for a significant number of highly loaded rubbing mates, this design cannot be used in open space.
Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа электромотор-колесо [2], содержащий корпус, электродвигатель и планетарный редуктор с цевочным зацеплением, включающий жестко соединенное со статором электродвигателя водило с эксцентриковыми валами, на шейках которых размещены эпициклоидные сателлиты, введенное в зацепление с последними цевочное колесо, установленное посредством подшипников на водиле, и ступицу колеса, электромотор-колесо снабжен центральным валом-шестерней, жестко соединенным с ротором электродвигателя, установленным в подшипниках крышек водила и введенным в зацепление с эвольвентными сателлитами, расположенными на коренных шейках эксцентриковых валов, а также снабжен обгонной муфтой, внутренняя звездочка которой выполнена на части внешней поверхности цевочного колеса, наружная обойма совмещена со ступицей колеса, ролики расположены в гнездах сепаратора, фрикционно связанного с водилом, а между цевочным колесом и ступицей колеса расположены подшипники.Of the known closest in technical essence to the proposed one is the electromotor wheel [2] selected as a prototype, comprising a housing, an electric motor and a planetary gear with a pinion gear, including a carrier with eccentric shafts rigidly connected to the stator of the electric motor, on the necks of which epicycloid satellites are placed, the sprocket introduced into engagement with the latter, mounted by means of bearings on the carrier, and the wheel hub, the electric motor-wheel is equipped with a central gear shaft d, rigidly connected to the rotor of the electric motor, mounted in the bearings of the carrier caps and engaged with involute satellites located on the root necks of the eccentric shafts, and also equipped with an overrunning clutch, the inner sprocket of which is made on part of the outer surface of the pinion wheel, the outer cage is aligned with the hub wheels, rollers are located in the nests of the separator, frictionally connected with the carrier, and bearings are located between the sprocket wheel and the wheel hub.
Существенными недостатками этого технического решения являются:Significant disadvantages of this technical solution are:
- ограниченное значением 60÷80 передаточное отношение, реализуемое в одной ступени планетарного редуктора, малая удельная мощность (кВт/кг) электромотор-колеса, обусловленная ограниченными 150÷200 рад/с оборотами электродвигателя и значительной массой редуктора, что в совокупности сужает область его применения в устройствах с повышенными требованиями к массогабаритным параметрам, например, работающих в аэрокосмической технике;- a gear ratio limited to 60 ÷ 80, realized in one stage of the planetary gearbox, low specific power (kW / kg) of the electric motor-wheel, due to limited 150 ÷ 200 rad / s electric motor revolutions and a significant mass of the gearbox, which together reduces the scope of its application in devices with increased requirements for weight and size parameters, for example, working in aerospace engineering;
- невозможность работы в условиях открытого космоса и при температурах более 350-370 К, связанная с необходимостью создания хороших условий смазки значительного числа высоконагруженных трущихся сопряжений данной конструкции.- the impossibility of working in outer space and at temperatures above 350-370 K, associated with the need to create good lubrication conditions for a significant number of highly loaded rubbing joints of this design.
Задачей изобретения является увеличение удельной мощности электромотор-колеса и расширение функциональных возможностей его использования в экстремальных температурных условиях (до 450 К) и открытом космосе.The objective of the invention is to increase the specific power of the electric motor wheel and expand the functionality of its use in extreme temperature conditions (up to 450 K) and in outer space.
Поставленная цель достигается тем, что в электромотор-колесе, содержащем корпус, электродвигатель с ротором, имеющим наружную цилиндрическую поверхность, и статором и планетарный редуктор, включающий по меньшей мере три сателлита, установленных равномерно по окружности с возможностью вращения вокруг своей оси в окружном направлении, колесо, установленное с возможностью взаимодействия с сателлитами, согласно техническому решению каждый из сателлитов выполнен в виде трех установленных на одной оси и соединенных между собой предварительно упругодеформированными упругоподатливыми валами колес с наружными фрикционными рабочими поверхностями, а на наружной поверхности ротора размещена неразъемно соединенная с ним втулка с кольцевым элементом, имеющим цилиндрическую наружную фрикционную рабочую поверхность, установленную с возможностью взаимодействия с наружной фрикционной рабочей поверхностью среднего колеса каждого из сателлитов, статор электродвигателя размещен внутри ротора, при этом корпус электромотор-колеса выполнен из двух частей, одна из которых жестко связана со статором, другая установлена с возможностью вращения, при этом на их внутренних поверхностях расположены неразъемно связанные с ними кольцевые элементы с внутренними фрикционными рабочими поверхностями, установленные с возможностью взаимодействия с ответными наружными фрикционными рабочими поверхностями размещенных со стороны торцов колес каждого из сателлитов, при этом величина δ (мм) предварительной упругой деформации упругоподатливых валов каждого из сателлитов составляетThis goal is achieved by the fact that in the electric motor wheel containing the housing, an electric motor with a rotor having an outer cylindrical surface, and a stator and a planetary gear including at least three satellites mounted uniformly around the circumference with the possibility of rotation around its axis in the circumferential direction, a wheel installed with the possibility of interaction with satellites, according to the technical solution, each of the satellites is made in the form of three pre-installed on one axis and interconnected with elastically deformed elasto-flexible shafts of the wheels with external friction working surfaces, and on the outer surface of the rotor there is a one-piece sleeve connected to it with an annular element having a cylindrical outer friction working surface mounted to interact with the outer friction working surface of the middle wheel of each satellite, an electric motor stator placed inside the rotor, while the body of the electric motor-wheel is made of two parts, one of which is rigidly with knitted with a stator, the other is mounted rotatably, while on their inner surfaces are annularly connected annular elements with internal friction working surfaces, mounted to interact with mating external friction working surfaces of the wheels of each satellite located on the side of the ends of the wheels, the value of δ (mm) of the preliminary elastic deformation of the elastic-flexible shafts of each satellite is
где Т - максимальный момент, создаваемый электромотор-колесом, Н·м;where T is the maximum moment created by the electric motor-wheel, N · m;
L - длина упругоподатливого вала сателлита, мм;L is the length of the elastic shaft of the satellite, mm;
Е - модуль упругости материла упругоподатливого вала сателлита, МПа;E is the modulus of elasticity of the material of the elastic ductile shaft of the satellite, MPa;
d - диаметр упругоподатливого вала сателлита, мм;d is the diameter of the elastic shaft of the satellite, mm;
- расчетное среднее значение диаметров внутренних фрикционных рабочих поверхностей кольцевых элементов на соответственно неподвижной и подвижной частях корпуса, определяемое из конструктивных параметров электромотор-колеса, мм; - the calculated average value of the diameters of the internal friction working surfaces of the ring elements on the respectively stationary and moving parts of the housing, determined from the design parameters of the electric motor-wheel, mm;
f - коэффициент трения скольжения в соединениях фрикционных рабочих поверхностей колес сателлита и кольцевых элементов корпуса и втулки ротора;f is the coefficient of sliding friction in the joints of the friction working surfaces of the satellite wheels and the annular elements of the housing and the rotor hub;
n - число сателлитов.n is the number of satellites.
В электромотор-колесе колеса каждого из сателлитов выполнены с бочкообразной наружной рабочей поверхностью, ответные им внутренние рабочие поверхности кольцевых элементов корпуса - торроидальными, а упругоподатливые валы каждого из сателлитов выполнены диаметром d, выбираемым из соотношенияIn the electric motor-wheel, the wheels of each satellite are made with a barrel-shaped external working surface, the internal working surfaces of the ring elements of the body corresponding to them are torroidal, and the elastic-flexible shafts of each satellite are made with a diameter d selected from the relation
где [σ] - допустимые напряжения при изгибе упругоподатливых валов сателлитов, МПа,where [σ] - allowable stresses when bending the elastically flexible satellite shafts, MPa,
при этом на каждой из частей корпуса выполнены по меньшей мере два кольцевых элемента с внутренними фрикционными рабочими поверхностями, каждый из которых установлен с возможностью взаимодействия с колесами по меньшей мере трех сателлитов.at the same time, at least two annular elements with internal friction working surfaces, each of which is installed with the possibility of interaction with the wheels of at least three satellites, are made on each part of the housing.
В предлагаемом техническом решении повышение удельной мощности и обеспечение возможности использования электромотор-колеса в экстремальных температурных условиях (до 450 К) и открытом космосе достигается в результате следующего:In the proposed technical solution, increasing the specific power and providing the possibility of using an electric motor wheel in extreme temperature conditions (up to 450 K) and in outer space is achieved as a result of the following:
- передача крутящего момента от двигателя к вращающейся части корпуса осуществляется не зацеплением, а посредством фрикционного взаимодействия соответствующих рабочих поверхностей колес сателлитов и кольцевых элементов;- the transmission of torque from the engine to the rotating part of the housing is carried out not by gearing, but by means of frictional interaction of the corresponding working surfaces of the wheels of the satellites and ring elements;
- положение оси ротора фиксируется относительно оси статора в пространстве непосредственно сателлитами, упругоподатливые валы которых предварительно упругодеформированы, что позволяет исключить из конструкции подшипники качения, радиальные и окружные зазоры и люфты и в совокупности обеспечить высокую плавность функционирования взаимодействующих элементов, что в сочетании с применением легких алюминиевых сплавов при изготовлении втулки, колес сателлитов, корпуса и кольцевых элементов позволяет увеличить скорость вращения двигателя до 8-20 тыс. оборотов в минуту и за счет этого уменьшить его массу и габариты в 4-5 и более раз, причем в конструкции могут быть использованы не только 3, но и существенно большее (6-18) число сателлитов, что в совокупности позволяет повысить удельную (кВт/кг) мощность электромотор-колеса;- the position of the rotor axis is fixed relative to the stator axis in space directly by the satellites, the elastically flexible shafts of which are preliminarily elastically deformed, which allows excluding rolling bearings, radial and circumferential clearances and backlash from the design and, in combination, to ensure high smoothness of functioning of the interacting elements, which in combination with light aluminum alloys in the manufacture of the sleeve, the wheels of the satellites, the housing and the ring elements allows you to increase the speed of rotation of the engine I am up to 8-20 thousand revolutions per minute and due to this reduce its mass and dimensions by 4-5 or more times, moreover, not only 3, but also a significantly larger (6-18) number of satellites can be used in the design, which in total, it allows to increase the specific (kW / kg) power of the electric motor-wheel;
- размещение ротора электродвигателя внутри жестко связанной с ним втулки, а также размещение статора внутри вращающегося ротора позволяет уменьшить радиальные размеры конструкции при повышении эффективности создания магнитных полей;- the placement of the rotor of the electric motor inside the sleeve rigidly connected with it, as well as the placement of the stator inside the rotating rotor, allows to reduce the radial dimensions of the structure while increasing the efficiency of creating magnetic fields;
- выполнение расположенных со стороны торцов сателлита колес с бочкообразной наружной рабочей поверхностью, а ответных им внутренних рабочих поверхностей кольцевых элементов корпуса тороидальными позволяет обеспечить допустимые контактные давления при меньших радиусах и габаритных размерах колес сателлита и корпуса, причем обеспечение рациональных значений радиусов r и R (r - радиус сферы, в которую «вписаны» прилегающие к торцам колеса сателлитов, R - радиус кривизны кольцевых элементов на корпусе в осевом сечении электромотор-колеса, R>r) позволяет сохранить передаточное отношение при деформациях осей и связанных с этим смещениях взаимодействующих элементов передачи, причем в качестве дополнительного эффекта достигается надежное крепление подвижных компонентов системы друг относительно друга в осевом направлении.- the implementation of the wheels located on the side of the satellite ends with a barrel-shaped external working surface, and the internal working surfaces of the annular housing elements responding to them toroidal, allows for acceptable contact pressures with smaller radii and overall dimensions of the satellite wheels and the housing, while ensuring rational values of the radii r and R (r - the radius of the sphere into which the wheels of the satellites adjacent to the ends are “inscribed”, R is the radius of curvature of the ring elements on the housing in the axial section of the electric motor wheel, R> r) allows you to save the gear ratio during axial deformation and related displacements of the interacting transmission elements, and as an additional effect, reliable fastening of the moving components of the system relative to each other in the axial direction is achieved.
Зависимость для определения значения предварительной упругой деформации δ упругоподатливых валов сателлитов получена с использованием известных зависимостей (см., например, Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов: Учеб. для техн. вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1989. - 624 с.; стр.266-270).The dependence for determining the value of preliminary elastic deformation δ of the elastically flexible satellite shafts was obtained using known dependencies (see, for example, Darkov A.V., Shpiro G.S.Material resistance: Textbook for technical universities. - 5th ed., revised and enlarged - M .: Higher school, 1989 .-- 624 p .; pp. 266-270).
Упругоподатливые валы сателлитов могут быть рассмотрены как консольно закрепленные (на среднем колесе сателлита) балки с круглым сечением диаметром d, нагруженные на конце сосредоточенной нагрузкой Р, обуславливающие ее деформацию на величину δ, гдеThe elastic-flexible shafts of the satellites can be considered as cantilever fixed (on the middle satellite wheel) beams with a circular cross section of diameter d, loaded at the end with a concentrated load P, causing its deformation by δ, where
Поскольку величина наибольших изгибных напряжений в круглых упругоподатливых валах сателлитов может быть определена из зависимостиSince the magnitude of the greatest bending stresses in the round elastically compliant satellite shafts can be determined from the dependence
где W - момент сопротивления сечения упругоподатливого вала сателлита,where W is the moment of resistance of the cross section of the elastically flexible satellite shaft,
то из условий прочности и обеспечения заданного усилия прижатия рабочих поверхностейthen from the conditions of strength and ensuring a given effort of pressing the working surfaces
где J - момент инерции круглого сечения упругоподатливых валов сателлитов, J≈0,05d4, мм4;where J is the moment of inertia of the circular cross-section of the elastically flexible satellite shafts, J≈0.05d 4 , mm 4 ;
Е - модуль упругости материала упругоподатливых валов сателлитов, МПа.E is the modulus of elasticity of the material of the elastically flexible satellite shafts, MPa.
На фиг.1 представлен электромотор-колесо; на фиг.2 - увеличенный вид зоны взаимодействия колес сателлитов с кольцевыми элементами корпуса и втулки ротора; на фиг.3 - электромотор-колесо с двумя кольцевыми элементами на каждой из частей корпуса; на фиг.4 и 5 - сечения соответственно А-А и Б-Б фиг.3.Figure 1 presents the electric motor-wheel; figure 2 is an enlarged view of the zone of interaction of the wheels of the satellites with the ring elements of the housing and the hub of the rotor; figure 3 - electric motor-wheel with two ring elements on each of the parts of the housing; figure 4 and 5 are sections respectively aa and bb of Fig.3.
Электромотор-колесо содержит (фиг.1) ось 1, связанную с основанием (не показано), на которой неразъемно крепится статор 2 электродвигаля. Ротор 3 выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен статор 2. На роторе 3 размещена неразъемно соединенная с ним втулка 4 с кольцевым элементом 5. Кольцевой элемент 5 имеет цилиндрическую наружную фрикционную рабочую поверхность (не показана) диаметром DB.The electric motor-wheel contains (Fig. 1) an
Корпус электромотор-колеса состоит из двух частей, одна из которых 6 жестко связана с осью 1, другая 7 установлена с возможностью вращения. Каждый из сателлитов передачи (фиг.1) выполнен в виде трех расположенных на одной оси колес:The body of the electric motor-wheel consists of two parts, one of which 6 is rigidly connected to the
- колес 8а и 8б, расположенных со стороны торцов сателлита, имеющих бочкообразные (вписывающиеся в сферическую поверхность диаметром dT) наружные фрикционные рабочие поверхности;-
- среднего колеса 9, установленного с возможностью взаимодействия с предварительным нагружением по нормали к поверхности контакта с наружной цилиндрической фрикционной рабочей поверхностью кольцевого элемента 5, обусловленным упругой деформацией упругоподатливых валов 10;- the
- жестко связывающих колесо 9 с колесами 8а и 8б упругоподатливых валов 10, имеющих длину L, диаметр d и выполненных, например, из пружинной стали.- rigidly connecting the
На внутренней поверхности частей 6 и 7 корпуса размещены кольцевые элементы 11а и 11б, имеющие внутренние фрикционные рабочие поверхности, тороидальный профиль этих поверхностей выполнен с радиусом, большим 0,5dT в осевом сечении, и установленные с возможностью взаимодействия с наружными фрикционными рабочими поверхностями соответственно колес 8а и 8б с предварительным нагружением по нормали к поверхности контакта.On the inner surface of the
Внутренние фрикционные рабочие поверхности (не показаны) кольцевых элементов 11а и 11б наружные фрикционные рабочие поверхности (не показаны) колес 8а, 8б, 9 и кольцевого элемента 5 имеют коэффициент трения f≥0,6, обеспечиваемый, например, покрытием Al2O3 толщиной 70÷100 мкм, сформированным, например, анодно-катодной микродуговой обработкой на частях корпуса 6 и 7, колесах 8а, 8б, 9 и кольцевом элементе 5, которые выполнены из алюминиевых сплавов.The internal friction working surfaces (not shown) of the
Тороидальные поверхности кольцевых элементов 11а и 11б имеют максимальный диаметр DK1. и DK2, величина которых определяется исходя из следующего.The toroidal surfaces of the
При повороте ротора 3 и жестко связанных с ним втулки 4 и кольцевого элемента 5 с диаметром DB на один оборот число оборотов N имеющего диаметр dC среднего колеса 9 каждого из сателлитов и каждого сателлита в целом составляетWhen the rotor 3 and the bushings 4 and the
При этом длины дуг l на поверхности диаметром DK1 связанной с осью 1 неподвижной части корпуса 6 и на поверхности диаметром DK2 связанной с выходным валом подвижной части корпуса 7, описываемые линией контакта размещенных у торцов сателлита колес соответственно 11 а и 11б, составляютThe length of the arcs l on the surface with a diameter D K1 connected to the
Угол γ поворота (в радианах) подвижной в окружном направлении части 7 корпуса относительно оси 1 электромотор-колеса равенThe rotation angle γ (in radians) of the
Поскольку передаточное число u равноSince the gear ratio u is
тоthen
илиor
ПосколькуInsofar as
тоthen
С учетом выражений (15) и (17) величина DKI может быть определена из соотношенияTaking into account expressions (15) and (17), the quantity D KI can be determined from the relation
Отсюда (при соблюдении требований к минимизации размеров)From here (subject to size minimization requirements)
Предварительная упругая деформация (упругоподатливых валов 10 сателлитов, обеспечивающая требуемое для передачи крутящего момента усилие прижатия фрикционных рабочих поверхностей кольцевых элементов 5, 11a, 11б и соответственно колес 8а, 8б, 9 друг к другу у каждого из сателлитов обеспечивается за счет определения значений DK1 и DK2 из зависимостей (16), (17), обеспечивающих упругую деформацию упругоподатливых валов 10 на величину 8 (см. фиг.1). Смещения по радиусам диаметров DK1 и DK2 (см. фиг.2) контактной зоны колес 8а, 8б и соответствующих колец 11а и 11б, возникающие при радиальной деформации упругоподатливых валов 10, столь незначительны, что это практически не приводит к изменению передаточного отношения. Подвижная часть 7 корпуса жестко связана с выходным валом 12.Preliminary elastic deformation (of elastically flexible shafts of 10 satellites, providing the force required for transmitting torque to compress the friction working surfaces of the
Электромотор-колесо снабжено сепаратором 13 из антифрикционного материала, имеющего кольцевую форму. В отверстия (не показаны) сепараторов 13 входят с радиальным зазором оси 14 колес 8а и 8б (оси 14 могут быть выполнены за одно целое с упругоподатливыми валами 10).The electric motor-wheel is equipped with a
При необходимости повышения надежности радиального и осевого базирования подвижной части 7 корпуса путем создания дополнительных радиальных опор на частях корпуса 6 и 7 могут быть выполнены по меньшей мере по два смещенных на величину Δ друг относительно друга в осевом направлении кольцевых элемента 11а1, 11а2 (на части 6 корпуса) и 11б1, 11б2 (на подвижной в окружном направлении части 7 корпуса), имеющие внутренние фрикционные рабочие поверхности (фиг.3).If it is necessary to increase the reliability of the radial and axial base of the
В этом случае в электромотор-колесе размещается дополнительная группа из по меньшей мере трех равномерно расположенных по окружности сателлитов, колеса которых 8а2 и 8б2 установлены с возможностью взаимодействия с соответствующими кольцевыми элементами 11а2, 11б2, а среднее колесо 9'' - с кольцевым элементом 5. Рабочие фрикционные поверхности кольцевых элементов 11a1 и 11б1 взаимодействуют с рабочими фрикционными поверхностями соответственно колес 8a1 и 8б1 основной группы сателлитов. Среднее колесо 9' (фиг.3) взаимодействует с кольцевым элементом 5. Основная и дополнительная группы сателлитов смещены друг относительно друга в осевом направлении на величину Δ (при создании трех и более групп кольцевых элементов соответственно возрастает число ответных групп сателлитов). Каждая группа состоит из по меньшей мере трех равномерно расположенных по окружности сателлитов, установленных таким образом, чтобы каждый последующий сателлит оказался смещенным в осевом направлении относительно предыдущего на величину Δ (фиг.3-5).In this case, an additional group of at least three satellites, evenly spaced around the circumference of the satellites, whose
Передачи выполняются с передаточными числами u=500÷1000. Подводка электропитания катушек (не показаны) статора 2 осуществляется через отверстие (не показано) в оси 1. Втулка 4, колеса 8а, 8б, 9, части 6 и 7 корпуса и кольцевые элементы 11а и 11б электромотор-колеса изготавливаются из легких, например алюминиевых, сплавов.Transmissions are performed with gear ratios u = 500 ÷ 1000. The power supply of coils (not shown) of the stator 2 is carried out through an opening (not shown) in the
Пример расчета параметров d, δ, DK1 и DK2.An example of calculating the parameters d, δ, D K1 and D K2 .
Исходные данные: dC=dT=10 мм; DB=50 мм (определяются конструктивными параметрами двигателя); u=500 (определяется числом соотношения требуемого числа оборотов на выходе и числа оборотов двигателя); Т=80 Н·м; L=20 мм; Е=2,1·105 МПа (материал упругоподатливых валов - пружинная сталь); f=0,9 (коэффициент трения скольжения в соединениях фрикционных рабочих поверхностей с оксидокерамикой на сателлитах и кольцевых элементах втулки водила и корпуса); n=3; [σ]=600 МПа (для расчетного ресурса 10000 часов).Initial data: d C = d T = 10 mm; D B = 50 mm (determined by the design parameters of the engine); u = 500 (determined by the ratio of the required number of revolutions at the output and the number of revolutions of the engine); T = 80 Nm; L = 20 mm; E = 2.1 · 10 5 MPa (the material of the elastic ductile shafts is spring steel); f = 0.9 (slip friction coefficient in the joints of friction working surfaces with oxide-ceramic on satellites and ring elements of the carrier bush and the body); n is 3; [σ] = 600 MPa (for the estimated life of 10,000 hours).
Тогда:Then:
При расчете принято DK1<DK2 (фиг.2) для вращения ротора 3 и выходного вала 12 в одну сторону (в противном случае ротор 3 и выходной вал 12 будет вращаться в противоположные стороны).In the calculation, it is accepted that D K1 <D K2 (Fig. 2) for rotating the rotor 3 and the
Электромотор-колесо работает следующим образом.The electric motor-wheel operates as follows.
Вращение со скоростью ω1 от ротора 3, создаваемое статором 2 электродвигателя, передается через фрикционное сопряжение кольцевого элемента 5 и колеса 9 на упругоподатливые валы 10. От упругоподатливых валов 10 каждого из сателлитов, вращение передается колесам 8а, 8б. Колеса 8а и 8б в результате фрикционного контакта соответственно с кольцевыми элементами 11а и 11б, обкатываясь по их внутренним фрикционным поверхностям без скольжения в результате разности в диаметрах кольцевых элементов 11а и 11б, вращают подвижную часть 7 корпуса с угловой скоростью ω2=ω1/u в прямом (u>0) или обратном (u<0) вращению ротора 3 направлении. Аналогично работает конструкция электромотор-колеса, показанная на фиг.3. При этом наличие нескольких кольцевых элементов (11a1, 11а2 и 11б1, 11б2) обеспечивает надежную фиксацию подвижной части 7 корпуса при воздействии на нее внешних радиальных нагрузок (не показаны).The rotation with a speed of ω 1 from the rotor 3, created by the stator 2 of the electric motor, is transmitted through frictional conjugation of the
Использование описанной конструкции электромотор-колеса позволяет увеличить по сравнению с существующими в 2-3 и более раз удельную мощность и обеспечить возможность работы в условиях открытого космоса при температурах до 450 К.Using the described design of the electric motor-wheel allows to increase the specific power in comparison with the existing ones by 2-3 or more times and to provide the possibility of working in open space at temperatures up to 450 K.
1. Руденко В.Н. Планетарные и волновые передачи. Альбом конструкций. - М: Машиностроение, 1980, с.87, лист 54. 2. Там же, с.88, лист 55, схема "а". (71).1. Rudenko V.N. Planetary and wave transmissions. Album designs. - M: Mechanical Engineering, 1980, p. 87, sheet 54. 2. Ibid., P. 88, sheet 55, scheme “a”. (71).
2. Патент RU №2098694, кл. МПК6 F16H 1/32.2. Patent RU No. 2098694, cl. IPC 6 F16H 1/32.
Claims (4)
где Т - максимальный момент, создаваемый электромотор-колесом, Нм;
L - длина упругоподатливого вала сателлита, мм;
Е - модуль упругости материла упругоподатливого вала сателлита, МПа;
d - диаметр упругоподатливого вала сателлита, мм;
- расчетное среднее значение диаметров внутренних фрикционных рабочих поверхностей кольцевых элементов на соответственно неподвижной и подвижной частях корпуса, определяемое из конструктивных параметров электромотор-колеса, мм;
f - коэффициент трения скольжения в соединениях фрикционных рабочих поверхностей колес сателлита и кольцевых элементов корпуса и втулки ротора;
n - число сателлитов.1. An electric motor-wheel, comprising a housing, an electric motor with a rotor having an outer cylindrical surface, and a stator and a planetary gear including at least three satellites mounted uniformly around the circumference with the possibility of rotation around its axis in the circumferential direction, a wheel mounted with the possibility interaction with satellites, characterized in that each of the satellites is made in the form of three mounted on the same axis and interconnected by previously elastically deformed elastically flexible wheels with external friction working surfaces, and on the outer surface of the rotor a sleeve is permanently connected to it with an annular element having a cylindrical outer friction working surface mounted to interact with the outer friction working surface of the middle wheel of each satellite, the stator of the electric motor is located inside the rotor while the casing of the electric motor-wheel is made of two parts, one of which is rigidly connected to the stator, the other is installed with rotational axis, while on their inner surfaces there are annularly connected annular elements with internal friction working surfaces installed with the possibility of interaction with mating external friction working surfaces located on the side of the ends of the wheels of each of the satellites, while the value of δ (mm) is preliminary elastic the deformation of the elastically flexible shafts of each satellite is
where T is the maximum moment created by the electric motor-wheel, Nm;
L is the length of the elastic shaft of the satellite, mm;
E is the modulus of elasticity of the material of the elastic ductile shaft of the satellite, MPa;
d is the diameter of the elastic shaft of the satellite, mm;
- the calculated average value of the diameters of the internal friction working surfaces of the ring elements on the respectively stationary and moving parts of the housing, determined from the design parameters of the electric motor-wheel, mm;
f is the coefficient of sliding friction in the joints of the friction working surfaces of the satellite wheels and the annular elements of the housing and the rotor hub;
n is the number of satellites.
где [σ] - допустимые напряжения при изгибе упругоподатливых валов сателлитов, МПа.3. The electric motor-wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient shafts of each of the satellites are made with a diameter d selected from the ratio
where [σ] - allowable stresses when bending the elastically flexible satellite shafts, MPa.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134144/11A RU2446061C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Motowheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134144/11A RU2446061C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Motowheel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010134144A RU2010134144A (en) | 2012-02-20 |
RU2446061C1 true RU2446061C1 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=45854318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010134144/11A RU2446061C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Motowheel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446061C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU867706A1 (en) * | 1980-01-14 | 1981-09-30 | За витель Л.КиИ 38чев | Vehicle motor-wheel |
EP0799737A1 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Single wheel drive for an electrically driven vehicle |
RU2098694C1 (en) * | 1995-06-16 | 1997-12-10 | Новочеркасский государственный технический университет | Electric motor-wheel |
RU2352047C2 (en) * | 2007-05-21 | 2009-04-10 | Петр Игнатьевич Федотов | Planetary electric motor reducer with variable eccentricity of satellite armature rotation |
-
2010
- 2010-08-13 RU RU2010134144/11A patent/RU2446061C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU867706A1 (en) * | 1980-01-14 | 1981-09-30 | За витель Л.КиИ 38чев | Vehicle motor-wheel |
RU2098694C1 (en) * | 1995-06-16 | 1997-12-10 | Новочеркасский государственный технический университет | Electric motor-wheel |
EP0799737A1 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Single wheel drive for an electrically driven vehicle |
RU2352047C2 (en) * | 2007-05-21 | 2009-04-10 | Петр Игнатьевич Федотов | Planetary electric motor reducer with variable eccentricity of satellite armature rotation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010134144A (en) | 2012-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102612494B1 (en) | Eccentric oscillation type speed reducer | |
JP4308516B2 (en) | Drive assembly for wind turbine | |
US9915246B2 (en) | Wind turbine rotor shaft arrangement | |
JP5156961B2 (en) | Reduction gear | |
US9435399B2 (en) | Reduction gear | |
JP2008196702A (en) | Gear transmission unit with planet carrier | |
US20120177311A1 (en) | Planet bearing structure | |
JP2007525623A (en) | Gear transmission provided with planetary gear unit | |
US7090465B2 (en) | Planet carrier assembly for wind turbine drive assembly | |
WO2012050514A1 (en) | Stationary gear unit | |
CN104343894A (en) | Gearing-down bearing | |
JP2020509291A (en) | Adjustment unit and method for wind turbine azimuth and / or pitch adjustment | |
CN113078773A (en) | Motor embedded with speed reducer | |
US20150068338A1 (en) | Mobile vehicle gear unit | |
CN113404819A (en) | Gap-adjustable helical gear speed reducer | |
RU2347092C2 (en) | Gas turbine engine reducer | |
US20160032899A1 (en) | One-way clutch for wind power generation device, and wind power generation device | |
RU2446061C1 (en) | Motowheel | |
JP2017137896A (en) | Stationary support structure of rolling bearing | |
CN112112940B (en) | Transmission mechanism | |
JP2024003284A (en) | Internal meshing planetary gear device and articulation device for robot | |
CN212297448U (en) | Low-noise planetary gear motor | |
GB2434847A (en) | Self-regulating continuously variable transmission | |
CN105805147B (en) | Gear shaft | |
JP6762516B2 (en) | Combined speed change module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120814 |