RU2720887C1

RU2720887C1 - End motor with swinging rotor

Info

Publication number: RU2720887C1
Application number: RU2019117411A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Николаевич Гусеница; Александр Александрович Храмков; Дмитрий Васильевич Осадчий
Original assignee: ФГАУ "Военный инновационный технополис "ЭРА"
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-05-13

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: end motor with the oscillating rotor includes a housing in which there is a stator, a rotor in the form of a disk, the output shaft is connected to the oscillating gear by a flexible flange. Teeth on swinging and static gear are made end face. In the swinging gear body constant neodymium magnets are installed, and electromagnetic coils with the control unit are installed in the body of the main gear of the stator.

EFFECT: technical result consists in providing controlled connection of rotor and stator of end motor.

1 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к области электротехники, в частности синхронные двигатели с постоянными магнитами и может быть использовано в качестве привода для экзоскелета, включающих электропривод с шаговым двигателем, в частности, линейным и двухкоординатным и требующим точного позиционирования исполнительного механизма.The technical solution relates to the field of electrical engineering, in particular synchronous motors with permanent magnets and can be used as a drive for an exoskeleton, including an electric drive with a stepper motor, in particular, linear and two-axis and requiring precise positioning of the actuator.

Известен торцевой моментный электродвигатель. Двигатель содержит торцевой ротор с размещенными на нем постоянными магнитами и два статора, расположенных по обе стороны ротора. Согласно изобретению, магнитопровод каждого статора выполнен из пакетов из пластин, расположенных в радиальном направлении, и из полых цилиндрических частей разных диаметров, каждая из которых имеет зубцы на торце, обращенном к ротору, число данных зубцов равно числу пар полюсов ротора. При этом зубцы наружного и внутреннего цилиндрических частей каждого статора смещены по углу на угловую ширину полюса ротора, между цилиндрическими магнитопроводами размещена кольцевая обмотка одной из двух фаз, а зубцы цилиндрических частей магнитопроводов разных статоров смещены по углу относительно друг друга на половину угловой ширины полюса ротора. Пакеты из пластин, расположенные в радиальном направлении, закреплены на крышках электродвигателя (Патент на изобретение RU 2256276).Known end torque motor. The motor contains an end rotor with permanent magnets placed on it and two stators located on both sides of the rotor. According to the invention, the magnetic circuit of each stator is made of packages of plates located in the radial direction, and of hollow cylindrical parts of different diameters, each of which has teeth on the end facing the rotor, the number of these teeth is equal to the number of pairs of rotor poles. In this case, the teeth of the outer and inner cylindrical parts of each stator are angularly displaced by the angular width of the rotor pole, an annular winding of one of the two phases is placed between the cylindrical magnetic cores, and the teeth of the cylindrical parts of the magnetic circuits of different stators are offset half the angular width of the rotor pole from each other. Packages of plates located in the radial direction are mounted on the covers of the electric motor (Patent for invention RU 2256276).

Недостатком аналога является отсутствие механического зацепления между статором и ротором, а также увеличенным магнитопроводом статора.A disadvantage of the analogue is the lack of mechanical engagement between the stator and the rotor, as well as the increased stator magnetic circuit.

Также известен шаговый электродвигатель с колеблющимся ротором. Двигатель состоит из корпуса с многофазным статором с обмоткой, дискового ротора с шестерней, основного выходного вала с шестерней, дополнительного выходного вала, охватывающего основной, и пальца, жестко закрепленного на дополнительном валу и опирающегося на торцевую поверхность ротора. При поочередном подключении катушек к обмотки статора к источнику питания дисковый ротор совершает колебательное движение, при этом обкатываются колеса и торцовая поверхность ротора пальцем. Из-за разницы чисел зубьев шестерен и выходной будет иметь медленное вращение. Палец вращается с частотой поля статора и поэтому дополнительный вал будет вращаться с частотой поля статора. После снятия напряжения питания выходной вал сохраняет свое положение, т.к. палец фиксирует ротор в наклонном положении. Выходной вал выполнен полым. За счет этого, а также за счет двух выходных валов, вращающихся с разными частотами, достигается расширение функциональных возможностей. (Авторское свидетельство SU 1598066).Also known stepping motor with an oscillating rotor. The engine consists of a housing with a multiphase stator with a winding, a disk rotor with a gear, a main output shaft with a gear, an additional output shaft covering the main one, and a finger rigidly mounted on the additional shaft and resting on the end surface of the rotor. When the coils are alternately connected to the stator winding to the power source, the disk rotor oscillates, while the wheels and the end surface of the rotor are rolled with a finger. Due to the difference in the number of gear teeth, the output will have a slow rotation. The finger rotates with the frequency of the stator field and therefore the additional shaft will rotate with the frequency of the stator field. After removing the supply voltage, the output shaft retains its position, because the finger locks the rotor in an inclined position. The output shaft is hollow. Due to this, and also due to two output shafts rotating with different frequencies, an expansion of functionality is achieved. (Copyright certificate SU 1598066).

К недостатком второго аналога относится жесткое зацепление ротора и статора при остановке двигателя.The disadvantage of the second analogue is the rigid engagement of the rotor and stator when the engine is stopped.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран торцевой волновой электродвигатель, содержащий корпус, в котором закреплено гибкое, зубчатый венец, который входит в зацепление с зубчатым венцом жесткого колеса, закрепленного на подшипниках в корпусе и жестко связанного с выходным валом (Патент на изобретение RU 2418351).As a prototype of the present invention, an end wave electric motor is selected, comprising a housing in which a flexible gear ring is fixed, which engages with a gear ring of a hard wheel mounted on bearings in the housing and rigidly connected to the output shaft (Patent for invention RU 2418351).

К недостаткам прототипа торцевого волнового электродвигателя относиться постоянное зацепление зубчатых венцов жесткого и гибкого колеса, для экзоскелета требуется полное размыкание ведомых и ведущих элементов.The disadvantages of the prototype of the frontal wave electric motor include the constant engagement of the gear rims of the rigid and flexible wheels, for the exoskeleton requires complete opening of the driven and leading elements.

Задачей технического решения является обеспечить торцевой двигатель автоматической муфтой, необходимой при размыкании ротора и статора электродвигателя для свободного движения узлов экзоскелета.The objective of the technical solution is to provide the end motor with an automatic clutch, which is necessary when opening the rotor and stator of the electric motor for free movement of exoskeleton nodes.

Поставленная задача решается благодаря тому, что торцевой электродвигатель с колеблющимся ротором содержит корпус, в котором размещены, статор, ротор, в форме диска, при этом зубья на качающейся и статичной шестерне выполнены торцевыми, в теле качающейся шестерни устанавливаются постоянные неодимовые магниты, а в тело основной шестерни статора устанавливаются электромагнитные катушки с блоком управления, предусмотрено следующее отличие: ротор соединен с выходным валом гибким фланцем.The problem is solved due to the fact that the end electric motor with an oscillating rotor contains a housing in which a stator, a rotor, in the form of a disk are placed, while the teeth on the swinging and static gears are made end-face, permanent neodymium magnets are installed in the body of the swinging gear, and the body The stator main gears are equipped with electromagnetic coils with a control unit, the following difference is provided: the rotor is connected to the output shaft by a flexible flange.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно гибкий фланец который при снятии электрического напряжения с катушек статора под действием упругости выводит качающуюся шестерню из зацепления с шестерней статора и освобождает ротор двигателя.There is a causal relationship between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result, namely a flexible flange which, when the voltage is removed from the stator coils under the action of elasticity, disengages the oscillating gear from the stator gear and frees the motor rotor.

Техническое решение позволяет применить торцевой электродвигатель в конструкции узлов экзоскелета, обеспечив свободное перемещение технических суставов скелета, обеспечивая привод ротора, только при возникновении потребности.The technical solution allows the use of a front electric motor in the design of exoskeleton assemblies, providing free movement of the technical joints of the skeleton, providing a rotor drive, only when the need arises.

Техническая сущность предложенного технического решения поясняются чертежом, на котором:The technical nature of the proposed technical solution is illustrated in the drawing, on which:

Фиг. 1 - продольный разрез торцевого электродвигателя с колеблющимся ротором.FIG. 1 is a longitudinal section through an end electric motor with an oscillating rotor.

Фиг. 2 - трехмерная сборка торцевого электродвигателя с колеблющимся ротором.FIG. 2 - three-dimensional assembly of the end electric motor with an oscillating rotor.

Предложенный торцевой электродвигатель с качающимся ротором состоит из качающейся шестерни 1, гибкого фланца 2, вала 3, ведущей шестерни 4, нижней крышки 5, блока управления 6, постоянных неодимовых магнитов 7, верхней крышки 8.The proposed end-face motor with a swinging rotor consists of a swing gear 1, a flexible flange 2, a shaft 3, a drive gear 4, a lower cover 5, a control unit 6, permanent neodymium magnets 7, and a top cover 8.

Claims

An end-face motor with an oscillating rotor, comprising a housing in the form of a disk in the form of a stator, the rotor, the teeth on the swinging and static gears being made end-face, and neodymium permanent magnets are installed in the body of the swinging gear, and electromagnetic coils are installed in the body of the main gear of the stator with a control unit, characterized in that to obtain a controlled built-in clutch in the electric motor, the rotor is connected to the shaft by a flexible flange, which, when removing electric voltage from the stator of the stator under the action of elasticity disengages the oscillating gear from the stator gear and frees the motor rotor.