RU2771554C1 - Two-stage bevel wave reducer with electric motor - Google Patents
Two-stage bevel wave reducer with electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771554C1 RU2771554C1 RU2021134092A RU2021134092A RU2771554C1 RU 2771554 C1 RU2771554 C1 RU 2771554C1 RU 2021134092 A RU2021134092 A RU 2021134092A RU 2021134092 A RU2021134092 A RU 2021134092A RU 2771554 C1 RU2771554 C1 RU 2771554C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- output shaft
- electric motor
- shaft
- gear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
- F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения двухступенчатого конического волнового редуктора с электродвигателем (электромотор-редуктора) в едином корпусе.The invention relates to the field of electrical engineering and electromechanics, in particular to electrical machines, and concerns the design features of a two-stage bevel wave gearbox with an electric motor (electric motor-reducer) in a single housing.
Изобретение может найти применение в различных механизмах приборов систем управления, оптико-механических устройствах в качестве кинематических и силовых приводов, в электроприводах роботов и манипуляторах, в прецизионных приводах наземной, космической и подводной навигации, в станкостроении, в электромобилях, на транспорте, в грузоподъемных механизмах в электролебедках, в нефтегазовой промышленности и иных устройствах, в которых требуется преобразование крутящего момента с большим передаточным отношением и малыми габаритами.The invention can be used in various mechanisms of control system devices, optical-mechanical devices as kinematic and power drives, in electric drives of robots and manipulators, in precision drives for ground, space and underwater navigation, in machine tool building, in electric vehicles, in transport, in lifting mechanisms in electric winches, in the oil and gas industry and other devices that require torque conversion with a large gear ratio and small dimensions.
Известны различные мотор-редукторы (Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя, - М.: «Машиностроение», 2001, том 3, с. 655-764) представляющие собой соединение электродвигателя и цилиндрического, конического, глобоидного или червячного редуктора. Данные устройства представляют собой электродвигатели, у которых выходные валы соединены с редукторами, причем оба узла размещены в общем корпусе. Отсутствие общих элементов не позволяет оптимизировать конструкцию устройства и добиться значительного снижения веса и габаритов, а применение упомянутых типов редукторов не позволяет получить передаточные числа более 100 без значительного увеличения размеров. Получение высоких значений передаточных отношений обусловлено возможностью использовать в конструкции электропривода электродвигатель с малым выходным моментом и, следовательно, с малыми габаритами по сравнению с двигателем такой же мощности и большим моментом, что позволяет снизить габариты и массу электропривода. Параметры габаритов и массы электропривода критичны для многих областей, например, космос, авиация, медицинская техника.Various gear motors are known (Anuryev V.I., Handbook of a mechanical engineer, - M .: "Engineering", 2001,
Известны мотор-редукторы, в которых отдельные элементы конструкции электродвигателя выполняют одновременно функции редуктора В мотор-редукторе (патент № RU 2098910) редуктор установлен эксцентрично в статоре и, обкатывая какую-либо поверхность, выполняет функцию одного из звеньев планетарной передачи, которая может быть либо фрикционной, либо зубчатой. Ротор в данном устройстве выполнен в виде двух дисковых радиально противоположно направленных магнитов, установленных вдоль оси редуктора. В орбитальном мотор-редукторе (патент № RU 2071631) и мотор-редукторе (патент № RU 2074490) статор и ротор установлены эксцентрично, связаны с планетарным редуктором и имеют электромагнитные тормозные устройства, а водило выполнено с возможностью осевого перемещения выходного вала. В вышеуказанных конструкциях некоторые детали электродвигателя являются одновременно и деталями редуктора, что позволяет сократить общее количество деталей в конструкции, снизить трудоемкость изготовления и уменьшить габариты и массу. Основным недостатком является невозможность получения передаточных отношений более 100 без увеличения габаритных размеров вследствие использования планетарной передачи.Gearmotors are known in which individual elements of the electric motor design simultaneously perform the functions of a gearbox. In a gearmotor (patent No. RU 2098910), the gearbox is installed eccentrically in the stator and, rolling around any surface, performs the function of one of the planetary gear links, which can be either friction or gear. The rotor in this device is made in the form of two disk magnets, radially oppositely directed, installed along the axis of the gearbox. In the orbital gear motor (patent No. RU 2071631) and the gear motor (patent No. RU 2074490), the stator and rotor are installed eccentrically, connected to the planetary gear and have electromagnetic braking devices, and the carrier is made with the possibility of axial movement of the output shaft. In the above designs, some parts of the electric motor are at the same time parts of the gearbox, which makes it possible to reduce the total number of parts in the design, reduce the complexity of manufacturing and reduce the dimensions and weight. The main disadvantage is the impossibility of obtaining gear ratios of more than 100 without increasing the overall dimensions due to the use of a planetary gear.
Известен электропривод с планетарным циклоидальным редуктором (патент № RU 2206805) где редуктор, закрепленный на валу электромотора и через высокоскоростные подшипники редуктора передающий вращение на выходной вал, выполнен планетарно-циклоидальным, а магнитопроводящий ротор выполнен в виде пружины, сваренной в общую конструкцию, образующую тор, магнитопровод электромотора имеет по всей боковой периферии круговые пазы, повторяющие круговой профиль витков пружины, и выполняет функцию неподвижного колеса ПЦР, функцию подвижного колеса которого выполняет постоянный магнит с круговыми пазами, повторяющими круговой профиль витков пружины, причем рабочий магнитный поток передается со статора на постоянный магнит выходного вала через непосредственный контакт магнитопроводящего зацепления статора и ротора. Конструкция позволяет реализовать электропривод с передаточным отношением более 100, однако при такой конструкции электромотор вынужден преодолевать постоянное дополнительное сопротивление, создаваемое постоянными магнитами магнитопровода, "отрывать" магнитопроводящий ротор от магнитопровода, а если учесть, что максимальный выходной момент определяется мощностью постоянных магнитов магнитопровода, то вышеуказанные потери будут составлять существенную долю потребляемой мощности, что существенно снижает КПД электропривода. Предлагаемая конструкция не содержит нежестких элементов и позволяет регулировать выходные параметры привода.An electric drive with a planetary cycloidal gearbox is known (patent No. RU 2206805), where the gearbox mounted on the motor shaft and transmitting rotation to the output shaft through high-speed bearings of the gearbox is made planetary-cycloidal, and the magnetically conductive rotor is made in the form of a spring welded into a common structure forming a torus , the magnetic circuit of the electric motor has circular grooves along the entire lateral periphery, repeating the circular profile of the coils of the spring, and performs the function of a fixed PCR wheel, the function of the movable wheel of which is performed by a permanent magnet with circular grooves that repeat the circular profile of the coils of the spring, and the working magnetic flux is transferred from the stator to the permanent output shaft magnet through direct contact of the magnetically conductive engagement of the stator and rotor. The design allows you to implement an electric drive with a gear ratio of more than 100, however, with this design, the electric motor is forced to overcome the constant additional resistance created by the permanent magnets of the magnetic circuit, "tear off" the magnetically conductive rotor from the magnetic circuit, and given that the maximum output torque is determined by the power of the permanent magnets of the magnetic circuit, then the above losses will be a significant proportion of the power consumed, which significantly reduces the efficiency of the electric drive. The proposed design does not contain non-rigid elements and allows you to adjust the output parameters of the drive.
Известен двухступенчатый конический волновой редуктор (№ RU 2564556), который содержит кривошипный вал, выходной вал, внешнее, внутреннее, корпусное и коническое колесо выходного вала. Кривошипный вал выполнен ступенчатым и имеет две соосные разнесенные опорные поверхности, на которые соосно устанавливаются два шарикоподшипника, при этом два других шарикоподшипника установлены в сборном блоке и на выходном валу. На наклонной части кривошипного вала установлена качающаяся шестерня, выполненная в виде сборного блока, состоящего из двух конических колес, жестко соединенных между собой таким образом, чтобы их зубчатые венцы располагались на одной стороне блока. На колесах, входящих в одну взаимодействующую пару, выполняется разное количество зубьев. Как и предлагаемая конструкция редуктор имеет наклонную часть кривошипного вала, установленную на ней качающуюся шестерню и два зубчатых колеса, одно колесо неподвижное, соединенное с корпусом, другое колесо, соединенное с выходным валом. К недостатку аналога относится его ограниченная функция -только функция редуктора, поскольку устройство не имеет источника движения. Добавление в конструкцию электродвигателя, корпус которого выполнен в виде элемента конструкции аналога - наклонной части кривошипного вала -позволяет реализовать электропривод на базе двухступенчатого конического волнового редуктора без значительного увеличения размеров и массы.Known two-stage bevel wave reducer (No. RU 2564556), which contains a crank shaft, output shaft, outer, inner, casing and bevel gear of the output shaft. The crankshaft is stepped and has two coaxial spaced bearing surfaces, on which two ball bearings are installed coaxially, while the other two ball bearings are installed in the assembly block and on the output shaft. An oscillating gear is installed on the inclined part of the crank shaft, made in the form of a prefabricated block consisting of two bevel wheels rigidly connected to each other so that their gear rims are located on one side of the block. On the wheels included in one interacting pair, a different number of teeth is made. Like the proposed design, the gearbox has an inclined part of the crank shaft, a swinging gear mounted on it and two gears, one fixed wheel connected to the housing, the other wheel connected to the output shaft. The disadvantage of the analogue is its limited function - only the function of the gearbox, since the device does not have a source of movement. Adding to the design of the electric motor, the body of which is made in the form of a structural element of the analogue - the inclined part of the crank shaft - allows you to implement an electric drive based on a two-stage bevel wave gearbox without a significant increase in size and weight.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана двухступенчатая коническая волновая передача (Механизмы приборов и систем управления. Павлов Б.И., Л., «Машиностроение», 1972 г., стр. 151, рис. 82), состоящая из четырех зубчатых колес, два из которых выполнены в виде двухвенечного блока, свободно вращающегося на кривошипном валике. Валик вращается на двух шарикоподшипниках, один из которых запрессован во втулке ведомого колеса, а второй - во втулке неподвижно закрепленного в корпусе передачи конического колеса. Ведомое колесо закреплено на выходном валике.As the closest analogue (prototype), a two-stage bevel wave transmission was chosen (Mechanisms of instruments and control systems. Pavlov B.I., L., "Engineering", 1972, p. 151, Fig. 82), consisting of four gear wheels , two of which are made in the form of a two-row block, freely rotating on a crank shaft. The roller rotates on two ball bearings, one of which is pressed into the bushing of the driven wheel, and the second is pressed into the bushing of the bevel wheel fixed in the transmission housing. The driven wheel is fixed on the output shaft.
К недостатку устройства-прототипа относится его ограниченная функция - только функция редуктора, поскольку устройство не имеет источника движения.The disadvantage of the prototype device is its limited function - only the function of the gearbox, since the device does not have a source of movement.
Задачей изобретения является создание малогабаритного редуктора с электродвигателем и передаточным отношением не менее 100.The objective of the invention is to create a small-sized gearbox with an electric motor and a gear ratio of at least 100.
Указанная задача выполняется благодаря тому, что в двухступенчатом коническом волновом редукторе с электродвигателем, содержащем корпус, неподвижное корпусное колесо, выходной вал, установленный на подшипниках, коническое колесо выходного вала, жестко связанное с выходным валом, качающуюся шестерню с двумя зубчатыми венцами, которая первым зубчатым венцом находится в зацеплении с неподвижным корпусным колесом, а вторым зубчатым венцом - с коническим колесом выходного вала; при этом на колесах, входящих в одну взаимодействующую пару, выполняется разное количество зубьев для обеспечения двухступенчатого режима работы редуктора, согласно изобретению введены неподвижный вал корпуса, выполненный соосно выходному валу, и обращенный электродвигатель, статор которого жестко закреплен на неподвижном валу корпуса, а на ротор установлен корпус электродвигателя, выполненный в виде наклонной части кривошипного вала, ось которого наклонена к оси неподвижного вала корпуса, содержащего отверстие, через которое осуществляется подвод питания к электродвигателю.This task is carried out due to the fact that in a two-stage bevel wave gearbox with an electric motor, containing a housing, a fixed housing wheel, an output shaft mounted on bearings, an output shaft bevel wheel rigidly connected to the output shaft, an oscillating gear with two gear rims, which is the first gear the crown is in engagement with the stationary housing wheel, and the second ring gear is engaged with the bevel gear of the output shaft; at the same time, a different number of teeth are made on the wheels included in one interacting pair to ensure a two-stage operation mode of the gearbox, according to the invention, a fixed shaft of the housing is introduced, made coaxially with the output shaft, and an inverted electric motor, the stator of which is rigidly fixed to the fixed shaft of the housing, and to the rotor the electric motor housing is installed, made in the form of an inclined part of the crank shaft, the axis of which is inclined to the axis of the fixed shaft of the housing, containing a hole through which power is supplied to the electric motor.
Конструкция двухступенчатого конического волнового редуктора с электродвигателем представлена на фигуре и содержит:The design of a two-stage bevel wave gearbox with an electric motor is shown in the figure and contains:
1. Корпус;1. Housing;
2. Обращенный электродвигатель;2. Reversed electric motor;
3. Корпус электродвигателя;3. Motor housing;
4. Корпусное колесо;4. Body wheel;
5. Качающаяся шестерня;5. Oscillating gear;
6. Коническое колесо выходного вала;6. Bevel wheel output shaft;
7. Выходной вал;7. Output shaft;
8. Подшипник;8. Bearing;
9. Неподвижный вал корпуса.9. Fixed shaft housing.
Предлагаемая конструкция объединяет в себе обращенный электродвигатель и двухступенчатый конический волновой редуктор. В корпусе 1 расположены: обращенный электродвигатель 2, корпус электродвигателя 3, корпусное колесо 4, качающаяся шестерня 5, коническое колесо выходного вала 6, выходной вал 7. Статор электродвигателя жестко установлен на неподвижном валу корпуса 9, корпус электродвигателя 3 установлен на внешний ротор электродвигателя и выполнен в виде наклонной части кривошипного вала - ось корпуса электродвигателя наклонена к оси неподвижного вала корпуса. Подвод проводов питания электродвигателя осуществляется через отверстие (на фигуре не показано) в неподвижном валу корпуса 9.The proposed design combines an inverted electric motor and a two-stage bevel wave reducer.
На корпус электродвигателя через подшипник 8 установлена качающаяся шестерня 5, имеющая два зубчатых венца. Первым зубчатым венцом качающаяся шестерня 5 находится в зацеплении с неподвижным корпусным колесом 4, а вторым зубчатым венцом - с коническим колесом выходного вала 6. Коническое колесо выходного вала 6 жестко связано с выходным валом 7. Выходной вал 7 установлен на подшипниках по оси неподвижного вала корпуса.An oscillating
Двухступенчатый конический волновой редуктор с электродвигателем работает следующим образом:Two-stage bevel wave reducer with electric motor works as follows:
При вращении корпуса электродвигателя 3 качающаяся шестерня 5 начинает совершать прецессирующее движение относительно точки совпадения вершин делительных конусов конических колес посредством обкатывания зубьев первого зубчатого венца по зубьям корпусного колеса 4. Зацепляясь одновременно зубьями второго зубчатого венца с зубчатым венцом конического колеса выходного вала 6, качающаяся шестерня передает вращение выходному валу 7.When the
Включение в конструкцию двухступенчатого конического волнового редуктора в качестве источника движения обращенного электродвигателя в качестве наклонной части кривошипного вала позволяет существенно снизить массу и габариты изделия.Inclusion in the design of a two-stage bevel wave reducer as a source of movement of an inverted electric motor as an inclined part of the crank shaft can significantly reduce the weight and dimensions of the product.
Передаточное отношение двухступенчатого конического волнового редуктора определяется по формуле , где:The gear ratio of a two-stage bevel wave gearbox is determined by the formula , where:
Z1 - количество зубьев корпусного колеса;Z 1 - the number of teeth of the casing wheel;
Z2 - количество зубьев первого венца качающейся шестерни;Z 2 - the number of teeth of the first crown of the rocking gear;
Z3 - количество зубьев второго венца качающейся шестерни;Z 3 - the number of teeth of the second crown of the rocking gear;
Z4 - количество зубьев конического колеса выходного вала.Z 4 - the number of teeth of the bevel gear of the output shaft.
На примере произведенных расчетов, был спроектирован двухступенчатый конический волновой редуктор с электродвигателем со следующими значениями:On the example of the calculations made, a two-stage bevel wave gearbox with an electric motor was designed with the following values:
- количество зубьев имеет значения Z1=34, Z2=35, Z3=36, Z4=35, что позволяет реализовать передаточное отношение равное 1225;- the number of teeth has the values Z 1 =34, Z 2 =35, Z 3 =36, Z 4 =35, which allows you to implement a gear ratio equal to 1225;
- при использовании обращенного электродвигателя с габаритами 30 мм в длину и ∅ 45 мм, общие габариты редуктора составили 140 мм в длину и ∅ 140 мм.- when using an inverted electric motor with dimensions of 30 mm in length and ∅ 45 mm, the overall dimensions of the gearbox were 140 mm in length and ∅ 140 mm.
Изменение соотношения количества зубьев в колесах и венцах позволяет получить значения передаточного отношения более 1000 при сохранении малых габаритов.Changing the ratio of the number of teeth in the wheels and crowns makes it possible to obtain gear ratios of more than 1000 while maintaining small dimensions.
Техническим результатом изобретения является включение электродвигателя в конструкцию редуктора с передаточным отношением не менее 100 при малых габаритах изделия.The technical result of the invention is the inclusion of an electric motor in the design of the gearbox with a gear ratio of at least 100 with small dimensions of the product.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134092A RU2771554C1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Two-stage bevel wave reducer with electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134092A RU2771554C1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Two-stage bevel wave reducer with electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771554C1 true RU2771554C1 (en) | 2022-05-05 |
Family
ID=81459014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021134092A RU2771554C1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Two-stage bevel wave reducer with electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771554C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221750U1 (en) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | Олег Дамирович Ибрагимов | WORM-FREE BACKlash GEAR MOTOR WITH ADJUSTABLE BRAKING FORCE |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001095103A (en) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Hitachi Ltd | Motor-generator device for vehicle |
RU2226633C1 (en) * | 2002-08-07 | 2004-04-10 | Закрытое акционерное общество "Томские трансмиссионные системы" | Combined drive of actuating mechanism driven electrically or manually (versions) |
JP2011254682A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Daikin Ind Ltd | Axial gap type rotary electric machine, compressor, and rotary electric machine apparatus |
RU2564556C1 (en) * | 2014-07-01 | 2015-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Two-stage cone waveform gear unit |
-
2021
- 2021-11-22 RU RU2021134092A patent/RU2771554C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001095103A (en) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Hitachi Ltd | Motor-generator device for vehicle |
RU2226633C1 (en) * | 2002-08-07 | 2004-04-10 | Закрытое акционерное общество "Томские трансмиссионные системы" | Combined drive of actuating mechanism driven electrically or manually (versions) |
JP2011254682A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Daikin Ind Ltd | Axial gap type rotary electric machine, compressor, and rotary electric machine apparatus |
RU2564556C1 (en) * | 2014-07-01 | 2015-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Two-stage cone waveform gear unit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221750U1 (en) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | Олег Дамирович Ибрагимов | WORM-FREE BACKlash GEAR MOTOR WITH ADJUSTABLE BRAKING FORCE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108036034B (en) | Bidirectional output type harmonic speed reducer | |
RU2538478C1 (en) | Gear-motor drive with integrated precessing gear wheel (versions) | |
RU2771554C1 (en) | Two-stage bevel wave reducer with electric motor | |
KR20190028483A (en) | Variable speed transmissions and systems using them | |
RU2252347C2 (en) | Electric drive for producing torque | |
CN210821790U (en) | Two-stage speed reduction coaxial electric driving device | |
CN210265711U (en) | Cycloidal gear speed reducer | |
RU2665017C2 (en) | Motor-wheel on the basis of cycloidal (planetary-pin teeth) reducer | |
RU2003112668A (en) | ELECTRIC DRIVE TO CREATE A TORQUE | |
RU2545509C2 (en) | Magnetic reducing gear | |
RU2294587C1 (en) | Planetary electric motor - reducer | |
CN210566052U (en) | Planetary differential speed reducer | |
RU2352047C2 (en) | Planetary electric motor reducer with variable eccentricity of satellite armature rotation | |
CN100559048C (en) | A kind of reverse converter | |
CN112460212A (en) | Speed reducing mechanism with variable speed reducing ratio | |
RU185563U1 (en) | ELECTROMECHANICAL DRIVE | |
CN111102324A (en) | Adjustable side clearance planetary differential gear transmission device | |
CN2185945Y (en) | Small power rollaway nest reduced speed electric machine | |
CN111470022A (en) | Ship electric steering engine adopting gear shell output type small-tooth-difference planetary transmission mechanism | |
CN110611399A (en) | Integrated variable-speed driving device and equipment driven by motor | |
RU2153613C1 (en) | Planetary cycloid reduction gear | |
CN212004123U (en) | Electromagnetic speed-regulating stepless speed changer | |
EP1527290B1 (en) | Eccentric gearbox | |
CN220457226U (en) | Planetary cycloid speed reducing motor | |
RU187959U1 (en) | ELECTROMECHANICAL DRIVE |