RU2505912C2

RU2505912C2 - Orbital geared motor

Info

Publication number: RU2505912C2
Application number: RU2010113191/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2014-01-27
Also published as: RU2010113191A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: radio sensors are rigidly mounted in a geared motor, specifically its satellite rotors, said radio sensors being contactless accelerators which are connected to a stator winding voltage control system. A dual-speed operating mode can be realised in the geared motor.

EFFECT: avoiding mismatch of rotation of a composite rotor caused by different electromagnetic moments from external and internal stators.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханике, преимущественно к области двухскоростного электропривода. Может быть использовано в подъемно-транспортных средствах - для реализации пониженной и повышенной скорости.The invention relates to electromechanics, mainly to the field of a two-speed electric drive. It can be used in hoisting vehicles - for the implementation of low and high speeds.

Известны двухскоростные мотор-редукторы описанные например в книге «Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления» - М.: Энергоатомиздат, 1988 - 304 с. ил. ISBN 5-283-00496-1 автор Игнатов В.А., двигатель AG фирмы OYAKO, состоящего из низкоскоростного и высокоскоростного торцевых асинхронных самотормозящихся двигателей и редуктора. Ротор каждого двигателя установлен на валу с возможностью перемещения и подпружинен. Двигатели применяются для электропривода станков, подъемно-транспортных и конвейерных устройств. Недостатком этого мотор-редуктора является то, что необходимо использование двухскоростного (низкоскоростного и высокоскоростного) электродвигателей.Known two-speed gear motors are described, for example, in the book “End-face induction electric motors of integral manufacturing” - M .: Energoatomizdat, 1988 - 304 p. silt. ISBN 5-283-00496-1 author Ignatov VA, AG engine of OYAKO company, consisting of low-speed and high-speed end-face asynchronous self-braking motors and gearbox. The rotor of each motor is mounted on the shaft with the possibility of movement and spring-loaded. Motors are used for electric drive of machines, hoisting-and-transport and conveyor devices. The disadvantage of this gear motor is that it is necessary to use two-speed (low speed and high speed) electric motors.

Наиболее близким по технической сущности является орбитальный мотор-редуктор, патент РФ 2 217 586 /A.M. Литвиненко - Орбитальный мотор-редуктор/ опубл. 27.11.2003, Н02K 41/06, з-ка 2001106414/09 от 06.03.2001. Орбитальный мотор-редуктор содержит внешний и внутренний статоры с обмотками, блок из двух орбитальных роторов, установленных в водиле и имеющих короткозамкнутые обмотки, тормозное устройство, включающее в себя обмотку тормоза, взаимодействующую с подпружиненным тормозным сердечником с тормозной накладкой и диском, установленным в подшипнике, фланец и корпус. Блок роторов снабжен магнитопроводом с дополнительной обмоткой, размещенным в междуроторном пространстве.The closest in technical essence is the orbital gear motor, RF patent 2 217 586 /A.M. Litvinenko - Orbital gear motor / publ. 11/27/2003, Н02K 41/06, cc 2001106414/09 dated 03/06/2001. The orbital motor gearbox contains external and internal stators with windings, a block of two orbital rotors installed in the carrier and having short-circuited windings, a brake device that includes a brake winding interacting with a spring-loaded brake core with a brake lining and a disk mounted in the bearing, flange and housing. The rotor unit is equipped with a magnetic circuit with an additional winding located in the inter-rotor space.

Недостатком данного аналога является то, что возможное рассогласование вращения составного ротора, вызванное различными электромагнитными моментами от внешнего и внутреннего статоров, компенсируется наличием гибкой связи, но не устраняется полностью.The disadvantage of this analogue is that the possible mismatch of the rotation of the composite rotor caused by various electromagnetic moments from the external and internal stators is compensated by the presence of a flexible connection, but is not completely eliminated.

Изобретение направлено на упрощение конструкции и устранение возможнсти проворачивания роторов при повышенной скорости.The invention is aimed at simplifying the design and eliminating the possibility of turning the rotors at high speed.

Это достигается тем, что орбитальный мотор-редуктор, преимущественно торцевого типа содержащий внутренний и внешний статоры с обмотками, блок из орбитальных роторов, установленных в водиле, тормозное устройство, фланцы и корпус, согласно изобретению содержит датчики роторов-сателлитов и вала, выходы которых соединены с системой управления напряжением обмоток статоров.This is achieved by the fact that the orbital motor gearbox, mainly of the end type, comprising internal and external stators with windings, a block of orbital rotors installed in the carrier, a braking device, flanges and a housing, according to the invention, contains sensors of satellite rotors and a shaft, the outputs of which are connected with a voltage control system for stator windings.

На фиг.1 показана функциональная схема работы мотор-редуктора с датчиком роторов-сателлитов. Где Uзд - задающее напряжение, поступающее на обмотки статоров; UΣ - управляющее напряжение; W - магнитный поток от статоров в роторам; ε - ускорение вращения ротора-сателлита; Uд1 - сигнал датчика по радио каналу; Uд2 - усиленный сигнал датчика. На фиг.2 - разрез вертикально-осевой плоскости орбитального мотор-редуктора.Figure 1 shows the functional diagram of the gearmotor with the sensor of the rotor-satellites. Where Uzd - sets the voltage supplied to the windings of the stators; UΣ is the control voltage; W is the magnetic flux from the stators in the rotors; ε is the acceleration of rotation of the rotor-satellite; Uд1 - sensor signal on the radio channel; Uд2 - amplified signal of the sensor. Figure 2 is a section of the vertical axis of the orbital gear motor.

Мотор-редуктор имеет корпус 1, дисковые торцевые якоря (роторы) - сателлиты 2, выходной вал 3, установленном в подшипниках 4, водило 5. На водиле 5 в подшипниках 6 установлены роторы-сателлиты 2. Введен тормоз, включающий в себя тормозной элемент - сердечник 7 с тормозной накладкой 8, взаимодействующей с катушкой 9 и пружиной 10. Накладка 8 взаимодействует с диском 11, который установлен в подшипнике 12, внутренняя часть диска 11 представляет собой венцовое зубчатое колесо внутреннего зацепления, которое взаимодействует с зубцами 13 ротора-сателлита 2. Ротор-сателлит имеет магнитопровод с короткозамкнутой обмоткой 14, которая находится в активной зоне внешнего и внутреннего торцевых статоров. На валу каждого ротора-сателлита установлены датчики 15, конструкция которых основана на использовании радиосвязи, передающие сигнал на блок управления напряжением обмоток статоров.The gear motor has a housing 1, disk end anchors (rotors) - satellites 2, an output shaft 3 mounted in bearings 4, carrier 5. On carrier 5 in bearings 6 mounted rotors-satellites 2. A brake is introduced, which includes a brake element - the core 7 with the brake lining 8, interacting with the coil 9 and the spring 10. The lining 8 interacts with the disk 11, which is installed in the bearing 12, the inner part of the disk 11 is a crown gear of the internal engagement, which interacts with the teeth 13 of the satellite rotor 2. Ro the torus satellite has a magnetic circuit with a short-circuited winding 14, which is located in the active zone of the external and internal end stators. Sensors 15 are installed on the shaft of each satellite rotor, the design of which is based on the use of radio communications, transmitting a signal to the voltage control unit of the stator windings.

Устройство работает следующим образом. При пониженной скорости, катушка 9 включена, пружина 10 сжата, сердечник 7 с накладкой 8 тормозит диск 11, Таким образом, венцовое зубчатое колесо фиксируется относительно корпуса. Статоры 16 и 17 включены и в роторах 14 возникают вращающееся моменты. Роторы-сателлиты 2, обкатываются по венцовому зубчатому колесу, совершают орбитальное движение, приводя во вращение водило 5 - выходной вал 3. Сигналы с датчиков положения роторов-сателлитов 15 в установившемся режиме вращения равны нулю, в случае проворота или ускорения вращения роторов-сателлитов 2 возникает сигнал с датчиков 15, которые по средствам блока управления подают на обмотки статоров 16 и 17 соответствующее напряжение, увеличивающее или уменьшающее электромагнитный момент статора для стабилизации вращения роторов-сателлитов 2.The device operates as follows. At reduced speed, the coil 9 is turned on, the spring 10 is compressed, the core 7 with the lining 8 brakes the disk 11, Thus, the crown gear is fixed relative to the housing. The stators 16 and 17 are turned on and rotating moments occur in the rotors 14. Satellite rotors 2, run around the crown gear, make orbital movement, leading the carrier 5 to the output shaft 3. The signals from the position sensors of the satellite rotors 15 in the steady state rotation are zero, in the case of rotation or acceleration of rotation of the satellite rotors 2 a signal arises from the sensors 15, which, by means of the control unit, supply the corresponding voltage to the windings of the stators 16 and 17, increasing or decreasing the electromagnetic moment of the stator to stabilize the rotation of the satellite rotors 2.

При повышенной скорости, в этом режиме тормоз выключен, катушка 9 обесточена. Пружина 10 отжимает тормозной элемент (сердечник 7 и накладку 8), освобождается диск с венцовым зубчатым колесом, который свободно вращается в подшипнике 12. Роторы 14 теперь являются составным ротором, который вращается согласно направленнию полей статоров 16 и 17. Оба заторможенных ротора 14 образуют составной ротор. Он вращает венцовое зубчатое колесо в подшипнике 12, таким образом, передаточное отношение от составного ротора к валу 3 равно единице, вал вращается с под синхронной скоростью. В данном режиме главная задача - не допустить проворачивание роторов 14. В случае возникновения поворота ротора-сателлита, на датчике 15 ротора-сателлита 2 возникает сигнал соответствующий повороту ротора-сателлита в направлении движения или против движения. Сигнал поступает на блок управления напряжением обмоток статоров 16 и 17, в случае поворота ротора-сателлита по направлению движения на обмотке внешнего статора 16 напряжение уменьшается до остановки ротора-сателлита, в случае поворота ротора-сателлита против направления движения на обмотке внешнего статора 16 напряжение увеличивается до остановки ротора-сателлита.At increased speed, in this mode the brake is off, coil 9 is de-energized. The spring 10 depresses the brake element (core 7 and lining 8), a disk with a ring gear is rotated, which rotates freely in the bearing 12. The rotors 14 are now a composite rotor, which rotates according to the direction of the fields of the stators 16 and 17. Both braked rotors 14 form a composite rotor. It rotates the crown gear in the bearing 12, thus, the gear ratio from the composite rotor to the shaft 3 is equal to one, the shaft rotates at a synchronous speed. In this mode, the main task is to prevent rotation of the rotors 14. In the event of a rotation of the satellite rotor, a signal corresponding to the rotation of the satellite rotor in the direction of movement or against movement occurs on the sensor 15 of the satellite rotor 2. The signal is fed to the voltage control unit of the windings of the stators 16 and 17, in the case of rotation of the satellite rotor in the direction of movement on the winding of the external stator 16, the voltage decreases to stop the rotor of the satellite, in the case of rotation of the satellite rotor against the direction of movement on the winding of the external stator 16, the voltage increases to the stop of the rotor-satellite.

При переходе опять на пониженную скорость, переключения происходят в обратном порядке.When switching again to a reduced speed, switching occurs in the reverse order.

Датчик 15 ротора-сателлита 2 представляет собой бесконтактный акселерометр, который обеспечивает надежную работу измерительного устройства, такой датчик описан в книге «Измерение динамических моментов в электроприводах переменного тока», М.М. Соколов, Л.Б. Масандилов, М. «Энергия» 1975 г. 184 с. с ил. Конструкция бесконтактного акселерометра проще, чем контактных из-за наличия в последнем токосъемных устройств. Акселерометр с радиопередатчиком жестко крепится к валу ротора-сателлита, а радиоприемная и регистрирующая аппаратура находится в стационарных условиях, например на. корпусе и совместно образуют блок управления напряжением катушек статоров. Питание датчика 15 осуществляется генератором встроенным в радиоакслерометр.The sensor 15 of the satellite rotor 2 is a non-contact accelerometer that ensures the reliable operation of the measuring device, such a sensor is described in the book "Measurement of dynamic moments in AC electric drives", M.M. Sokolov, L.B. Masandilov, M. "Energy" 1975, 184 p. with silt. The design of a non-contact accelerometer is simpler than contact because of the presence of current collector devices in the latter. An accelerometer with a radio transmitter is rigidly attached to the shaft of the satellite rotor, and the radio receiving and recording equipment is in stationary conditions, for example, on. housing and together form a voltage control unit of the coils of the stators. The sensor 15 is powered by a generator built into the radio accelerometer.

Исследования углового ускорения ротора-сателлита происходит в окружении силовых электрических цепей, поэтому важное значение имеет вопрос помехозащищенности радиолинии от помех. Самой оптимальной для измерительной системы радиоакселерометра является область частот 15-30 МГц.The angular acceleration of the satellite rotor is investigated in the environment of power electric circuits, therefore the issue of the noise immunity of the radio line from interference is important. The most optimal for the measuring system of the radio accelerometer is the frequency range 15-30 MHz.

Модуляция частоты радиосигнала акслереометра осуществляется емкостным датчиком, включенным в колебательный контур задающего автогенератора передатчика. Так как радиопередатчик расположен на валу аксеолерометра и при измерениях вращается, то к нему предъявляются следующие основные требования: малые габариты и масса, малое потребление энергии, вибропрочность конструкции, симметричное выполнение излучателя. Передатчик может быть выполнен на одном транзисторе, что позволит совместить в одном: звене функции модулятора, автогенератора и усилителя мощности.The modulation of the frequency of the radio signal of the accelerometer is carried out by a capacitive sensor included in the oscillatory circuit of the master transmitter oscillator. Since the radio transmitter is located on the shaft of the accelerometer and rotates during measurements, the following basic requirements are imposed on it: small dimensions and mass, low energy consumption, vibration resistance of the structure, symmetrical design of the emitter. The transmitter can be performed on a single transistor, which will combine in one: the link functions of the modulator, oscillator and power amplifier.

Преимущество изобретения состоит в том, что исключен механический фиксатор роторов, который не отслеживал изменения положения роторов-сателлитов, а тем самым и изменения скорости вращения вала от номинального значения.An advantage of the invention is that the mechanical locking of the rotors is excluded, which did not track changes in the position of the satellite rotors, and thereby changes in the shaft rotation speed from the nominal value.

Claims

An orbital gear motor of predominantly end-type type, containing internal and external stators with windings, a block of orbital satellite rotors with shafts installed in the carrier, a braking device, flanges and a housing, characterized in that sensors - non-contact accelerometers are located on the shaft of the satellite rotors the outputs of which are connected to the voltage control system of the stator windings.