WO2011155864A1 - Electromechanical actuator - Google Patents

Electromechanical actuator Download PDF

Info

Publication number
WO2011155864A1
WO2011155864A1 PCT/RU2010/000589 RU2010000589W WO2011155864A1 WO 2011155864 A1 WO2011155864 A1 WO 2011155864A1 RU 2010000589 W RU2010000589 W RU 2010000589W WO 2011155864 A1 WO2011155864 A1 WO 2011155864A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage
electric motor
rotor
shaft
output shaft
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000589
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Алексеевич АЛЕКСАШИН
Виктор Антонович НЕСТЕРОВ
Валентин Евгеньевич УРСУ
Original Assignee
Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to UAA201203525A priority Critical patent/UA104641C2/en
Priority to DE112010005655T priority patent/DE112010005655T5/en
Publication of WO2011155864A1 publication Critical patent/WO2011155864A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/06—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving flux distributors, and both coil systems and magnets stationary

Definitions

  • the invention refers to mechanical engineering and aircraft engineering and can be used in drives automatic aircraft control systems, robotics, GOVERNMENTAL ⁇ antennas and other electromechanical power systems.
  • nodes located concentrically with respect to the central axis: a housing with cylindrical and end parts, an electric motor having a stator and a rotor fixed to the shaft; a two-stage wave transmission with an input shaft having eccentrically located surfaces connected to the rotor of the electric motor; a separator of the first stage of the wave transmission with rolling bodies placed in it in several rows, moved by working disks relative to the wave former in a hard wheel having eccentrically located surfaces on the outer part; a second separator with rolling bodies placed in it in several rows, moved by rings, worn on surfaces eccentrically located on the rigid wheel, relative to the second wave-former located on the inner surface of the cylindrical part of the housing; an output shaft resting on rolling elements and rolling bearings; nodes providing control over the operation of the electromechanical drive: a locking device, the stator of which with two pairs of permanent magnets and windings is rigidly connected to the housing, and the anchor through the stopper is kinematically connected to the rotor shaft of
  • the drawback of the power mini-drive is the large inertia of the large diameter hollow rotor, inside which the eccentric assembly, part of the separator and part of the hard wheel are located the first stage of a two-stage wave transmission.
  • This disadvantage limits the magnitude of the acceleration of the rotor with allowable losses in the motor (losses in copper) and does not allow for increased controllable objects driven by an electromechanical drive.
  • the massive body is an output shaft.
  • the technical problem solved by the invention is to reduce the moment of inertia of the rotor of the electric motor and the output shaft, increase the available acceleration of the object with an acceptable value of losses in the motor (losses in copper), a high gear ratio of the wave gearbox and a large torque on the output shaft of the electromechanical drive.
  • the technical problem was solved in the design of the electromechanical drive, consisting of units located concentrically with respect to the central axis: a housing with cylindrical and end parts, an electric motor having a stator and a rotor fixed to the shaft; a two-stage wave transmission with an input shaft connected to the electric motor rotor having an eccentric assembly with eccentrically located surfaces; a separator of the first stage of the wave transmission with rolling bodies placed in it in several rows, moved by working disks relative to the wave former in a hard wheel having eccentrically located surfaces on the outer part; a second separator with rolling bodies placed in it in several rows, moved by rings, worn on surfaces eccentrically located on the rigid wheel, relative to the second wave-former located on the inner surface of the cylindrical part of the housing; an output shaft resting on quality bodies and rolling bearings; nodes providing control over the operation of the electromechanical drive: a locking device, the stator of which with two pairs of permanent magnets and windings is rigidly connected to the housing, and the anchor is kinematically connected through the stop
  • the ratio of the length of the aator to its inner diameter is in the range of 1-2.
  • the number of eccentrically located surfaces is even, while the axes of adjacent surfaces are displaced in opposite directions from the central axis.
  • the gear ratio of the two-stage wave transmission is in the range of 500 - 2500.
  • the technical effect obtained from the invention is an increase in the available acceleration of the object at a permissible value of losses in the engine (losses in copper) at high torque on the output shaft of the electromechanical engine, due to the introduction of the following combined distinctive features: the casing is a fixed part of the electromechanical drive, the electric motor is located inside the same wheel of a two-stage wave transmission, the eccentric node of the first stage is located outside the rotor of the electric motor, the output is second shaft is connected to the separator second stage.
  • Figure 1/3 shows a longitudinal section of an electromechanical transmission.
  • Figure 3/3 is a view In figure 1.
  • the electromechanical drive (FIGS. 1, 2) consists of nodes located concentrically with respect to the central axis: a housing 1 with a cylindrical part 1a, which is a fixed part of the electromechanical drive, an electric motor 2 having a stator 3 and a rotor 5 fixed to the shaft 4; a two-stage wave transmission 6 with an input shaft 7 having an eccentric assembly 8 with eccentric surfaces 8a and 8b connected to the shaft 4; the separator 9 (FIG. 2) of the first stage 10 of the wave transmission 6 with rolling bodies 11 arranged in it in several rows, moved by the working disks 12 relative to the wave former 13 in the hard wheel 14 having eccentrically located surfaces 14a, 14b on the outside (FIG. .
  • the location of the motor 2 inside the hard wheel 14 of the two-stage wave transmission 6, eccentric node 8 of the first stage 10 of the wave transmission 6 outside the rotor 5 of the electric motor 2 and the connection of the output shaft 19 to the separator 15 provides a decrease in the moment of inertia of the rotating parts and a technical effect - increase the available acceleration at an acceptable value of losses in the engine (losses in copper) at high torque on the output shaft of the electromechanical engine.
  • the ratio of the length of the stator 3 to its inner diameter is in the range 1 - 2.
  • the number of surfaces 8a, 8b, 14a, 14b which are eccentrically located on the input shaft 7 or on the hard wheel 14 is preferably even, with the axes of the adjacent surfaces offset in opposite directions from the central axis.
  • the gear ratio of the two-stage wave transmission 6 is in the range of 500 - 2500 at a speed of 5000 - 25000 min 1 of the rotor 5 of the motor 2.
  • the gear ratio is less than 500 and the rotational speed of the rotor 5 is less than 5000 min 1 , the required torque is achieved at current values at which enhanced heating of the motor due to heat losses in the winding occurs.
  • a rotation frequency of more than 25,000 min "1 significant stresses from centrifugal forces arise in rotor 5.
  • the control unit of the electromechanical drive (not shown) based on the command signal, signals from the signal windings of the sensor 30 (Fig. 1), the position of the output shaft 19 and the sensor 28 of the position of the rotor 5, drives the rotor 5, the shaft 4 and connected to it input shaft 7 of the first stage of wave transmission 6.
  • eccentrically located surfaces 8a and 8b rotate, so that their eccentrically displaced axes and discs 12 make a complete revolution around its axis in one revolution of the input shaft 7.
  • the separator 9 allows rolling elements 11 to move only in the radial direction, making wave-like movements with a period equal to the period of one revolution of the input shaft 7 and an amplitude equal to twice the eccentricity of the surface 8a or 8b.
  • Rolling bodies 11, interacting with the profiled surface of the wave former 13 of the hard wheel 14, rotate it by an angle less than the angle of rotation of the input shaft 7 by a factor equal to the number of waves of the profiled surface of the wave former 13 of the hard wheel 14.
  • the rotation of the hard wheel 14 of the first stage of the wave transmission 6 drives the eccentrically located surfaces 14a and 14b, while the eccentrically displaced axes of the surfaces 14a and 14b of the ring complete one revolution around the hard wheel 14 axis.
  • the separator 15 allows the rolling bodies 16 to move in the nests in the radial direction so that the rolling bodies 16 during the movement of the rings make a complex movement, which is a combination of the rotational movement of the separator 15 and the radial movement in the nests of the separator 15 with an amplitude equal to twice the eccentricity of the surface 14a or 14b .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of mechanical and aeronautical engineering and can be used in actuators for automatic aircraft control systems, robotic systems, antenna systems and other electromechanical power systems. The electromechanical actuator consists of units arranged concentrically about a central axis: a housing, an electric motor, a two-stage harmonic drive having an input shaft that is connected to the rotor of the electric motor and has an eccentric unit, a cage of the first stage of the harmonic drive with rolling elements that can move relative to a wave generator in the circular spline of the first stage; a cage of the second stage with rolling elements disposed therein which can be moved relative to a second wave generator on the inside surface of the housing by rings disposed eccentrically on the circular spline; an output shaft, which rests on the rolling elements and on rolling bearings; units that make it possible to control the working of the electromechanical actuator: a locking device, the stator of which has two pairs of permanent magnets and windings and is rigidly connected to the housing, and the armature of which is kinematically connected to the shaft of the rotor of the electric motor; a sensor for sensing the position of the rotor of the electric motor, which sensor is connected to the shaft thereof; and a sensor for sensing the position of the output shaft, wherein the housing constitutes a stationary part of the electromechanical actuator, the electric motor is situated inside the circular spline of the two-stage harmonic drive, the eccentric unit of the first stage is situated outside the rotor of the electric motor, and the output shaft is connected to the cage of the second stage.

Description

Электромеханический привод  Electromechanical drive
Область техники  Technical field
Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения и может быть применена в приводах автоматических систем управления летательных аппаратов, робототехнических, антен^ ных и других электромеханических силовых системах. The invention refers to mechanical engineering and aircraft engineering and can be used in drives automatic aircraft control systems, robotics, GOVERNMENTAL ^ antennas and other electromechanical power systems.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известен силовой минипривод (патент RU NQ 2321138 от 10.01.2007; заявка W0 N92008/085082Known power mini-drive (patent RU N Q 2321138 from 01/10/2007; application W0 N 9 2008/085082
А1 от 12.07.2007), состоящий из узлов, расположенных концентрично относительно центральной оси: корпуса с цилиндрической и торцевыми частями, электродвигателя, имеющего статор и закре- пленный на валу ротор; двухступенчатой волновой передачи с входным валом, имеющим эксцен- трично расположенные поверхности, соединенным с ротором электродвигателя; сепаратора первой ступени волновой передачи с размещенными в нем в несколько рядов телами качения, переме- щаемыми рабочими дисками относительно волнообразователя в жестком колесе, имеющем на внешней части эксцентрично расположенные поверхности; второй сепаратор с размещенными в нем в несколько рядов телами качения, перемещаемыми кольцами, надетыми на эксцентрично расположенные на жестком колесе поверхности, относительно второго волнообразователя, имею- щегося на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса; выходного вала, опирающегося на тела качения и подшипники качения; узлов, обеспечивающих управление работой электромеха- нического привода: стопорного устройства, статор которого с двумя парами постоянных магнитов и обмоток жестко соединен с корпусом, а якорь через стопор кинематически связан с валом ротора электродвигателя; расположенного между стопорным устройством и электродвигателем датчика положения ротора электродвигателя, жестко соединенного с его валом; датчика положения выход- ного вала, размещенного так, что его статор крепится к неподвижно закрепленной детали второй ступени волновой передачи, а ротор - к подвижной детали, соединенной с выходным валом. A1 dated July 12, 2007), consisting of nodes located concentrically with respect to the central axis: a housing with cylindrical and end parts, an electric motor having a stator and a rotor fixed to the shaft; a two-stage wave transmission with an input shaft having eccentrically located surfaces connected to the rotor of the electric motor; a separator of the first stage of the wave transmission with rolling bodies placed in it in several rows, moved by working disks relative to the wave former in a hard wheel having eccentrically located surfaces on the outer part; a second separator with rolling bodies placed in it in several rows, moved by rings, worn on surfaces eccentrically located on the rigid wheel, relative to the second wave-former located on the inner surface of the cylindrical part of the housing; an output shaft resting on rolling elements and rolling bearings; nodes providing control over the operation of the electromechanical drive: a locking device, the stator of which with two pairs of permanent magnets and windings is rigidly connected to the housing, and the anchor through the stopper is kinematically connected to the rotor shaft of the electric motor; located between the locking device and the electric motor of the position sensor of the rotor of the electric motor, rigidly connected to its shaft; an output shaft position sensor arranged so that its stator is attached to a fixed part of the second wave transmission stage, and the rotor to a movable part connected to the output shaft.
Недостаток силового минипривода - в большой инерционности полого ротора большого диа- метра, внутри которого размещен эксцентриковый узел, часть сепаратора и часть жесткого колеса первой ступени двухступенчатой волновой передачи. Этот недостаток ограничивает величину уско- рения ротора при допустимых потерях в двигателе (потери в меди) и не позволяет обеспечить по- вышенную управляемоаь объектов, приводимых электромеханическим приводом. Кроме того, в миниприводе массивный корпус является выходным валом. The drawback of the power mini-drive is the large inertia of the large diameter hollow rotor, inside which the eccentric assembly, part of the separator and part of the hard wheel are located the first stage of a two-stage wave transmission. This disadvantage limits the magnitude of the acceleration of the rotor with allowable losses in the motor (losses in copper) and does not allow for increased controllable objects driven by an electromechanical drive. In addition, in the mini-drive, the massive body is an output shaft.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Техническая задача, решаемая изобретением - снижение момента инерции ротора электро- двигателя и выходного вала, увеличение располагаемого ускорения объекта при допустимом зна- чении потерь в двигателе (потерь в меди), высоком передаточном отношении волнового редуктора и большом крутящем моменте на выходном валу электромеханического привода.  The technical problem solved by the invention is to reduce the moment of inertia of the rotor of the electric motor and the output shaft, increase the available acceleration of the object with an acceptable value of losses in the motor (losses in copper), a high gear ratio of the wave gearbox and a large torque on the output shaft of the electromechanical drive.
Техническая задача решена в конструкции электромеханического привода, состоящего из уз- лов, расположенных концентрично относительно центральной оси: корпуса с цилиндрической и тор- цевыми частями, электродвигателя, имеющего статор и закрепленный на валу ротор; двухступен- чатой волновой передачи с присоединенным к ротору электродвигателя входным валом, имеющим эксцентриковый узел с эксцентрично расположенными поверхностями; сепаратора первой ступени волновой передачи с размещенными в нем в несколько рядов телами качения, перемещаемыми рабочими дисками относительно волнообразователя в жестком колесе, имеющем на внешней час- ти эксцентрично расположенные поверхности; второй сепаратор с размещенными в нем в несколь- ко рядов телами качения, перемещаемыми кольцами, надетыми на эксцентрично расположенные на жестком колесе поверхности, относительно второго волнообразователя, имеющегося на внут- ренней поверхности цилиндрической части корпуса; выходного вала, опирающегося на тела каче- ния и подшипники качения; узлов, обеспечивающих управление работой электромеханического привода: стопорного устройства, статор которого с двумя парами постоянных магнитов и обмоток жестко соединен с корпусом, а якорь через стопор кинематически связан с валом ротора электро- двигателя; расположенного между стопорным устройством и электродвигателем датчика положе- ния ротора электродвигателя, ротор которого жестко соединен с валом ротора электродвигателя; датчика положения выходного вала, размещенного так, что его статор крепится к неподвижно за- крепленной детали второй ступени волновой передачи, а ротор - к подвижной детали, соединенной с выходным валом, при этом корпус является неподвижной частью электромеханического приво- да, электродвигатель расположен внутри жеакого колеса двухступенчатой волновой передачи, эксцентриковый узел первой ступени расположен вне ротора электродвигателя, выходной вал при- соединен к сепаратору второй ступени. The technical problem was solved in the design of the electromechanical drive, consisting of units located concentrically with respect to the central axis: a housing with cylindrical and end parts, an electric motor having a stator and a rotor fixed to the shaft; a two-stage wave transmission with an input shaft connected to the electric motor rotor having an eccentric assembly with eccentrically located surfaces; a separator of the first stage of the wave transmission with rolling bodies placed in it in several rows, moved by working disks relative to the wave former in a hard wheel having eccentrically located surfaces on the outer part; a second separator with rolling bodies placed in it in several rows, moved by rings, worn on surfaces eccentrically located on the rigid wheel, relative to the second wave-former located on the inner surface of the cylindrical part of the housing; an output shaft resting on quality bodies and rolling bearings; nodes providing control over the operation of the electromechanical drive: a locking device, the stator of which with two pairs of permanent magnets and windings is rigidly connected to the housing, and the anchor is kinematically connected through the stopper to the rotor shaft of the electric motor; located between the locking device and the motor of the position sensor of the rotor of the electric motor, the rotor of which is rigidly connected to the shaft of the rotor of the electric motor; an output shaft position sensor arranged so that its stator is attached to a fixed part of the second stage of the wave transmission, and the rotor to a movable part connected to the output shaft, while the housing is a fixed part of the electromechanical drive Yes, the electric motor is located inside the same wheel of the two-stage wave transmission, the eccentric assembly of the first stage is located outside the rotor of the electric motor, the output shaft is connected to the separator of the second stage.
Для сущеавенного уменьшения момента инерции ротора при заданном крутящем моменте электродвигателя отношение длины аатора к его внутреннему диаметру находится в интервале 1-2.  To significantly reduce the moment of inertia of the rotor at a given torque of the electric motor, the ratio of the length of the aator to its inner diameter is in the range of 1-2.
Для повышения равномерноаи работы волновой передачи количеаво эксцентрично распо- ложенных поверхноаей является четным, при этом оси смежных поверхноаей смещены в проти- воположные направления от центральной оси.  To increase the uniform operation of the wave transmission, the number of eccentrically located surfaces is even, while the axes of adjacent surfaces are displaced in opposite directions from the central axis.
Для значительного увеличения крутящего момента на выходном валу электромеханического привода при чааоте вращения ротора электродвигателя 5000 - 25000 мин"1 передаточное отно- шение двухоупенчатой волновой передачи находится в интервале 500 - 2500. To significantly increase the torque on the output shaft of the electromechanical drive with a frequency of rotation of the rotor of the electric motor of 5000 - 25000 min "1, the gear ratio of the two-stage wave transmission is in the range of 500 - 2500.
Технический эффект, получаемый от изобретения - увеличение располагаемого ускорения объекта при допуаимом значении потерь в двигателе (потерь в меди) при высоком крутящем мо- менте на выходном валу электромеханического двигателя, доаигнут за счет введения следующей совокупноаи отличительных признаков: корпус является неподвижной чааью электромеханиче- ского привода, электродвигатель расположен внутри жеакого колеса двухступенчатой волновой передачи, эксцентриковый узел первой ступени расположен вне ротора электродвигателя, выход- ной вал присоединен к сепаратору второй ступени.  The technical effect obtained from the invention is an increase in the available acceleration of the object at a permissible value of losses in the engine (losses in copper) at high torque on the output shaft of the electromechanical engine, due to the introduction of the following combined distinctive features: the casing is a fixed part of the electromechanical drive, the electric motor is located inside the same wheel of a two-stage wave transmission, the eccentric node of the first stage is located outside the rotor of the electric motor, the output is second shaft is connected to the separator second stage.
Данная совокупноаь признаков электромеханического привода, обеспечивающая техниче- ский эффект, не обнаружена при проведении патентно-информационных исследований. Следова- тельно, изобретение соответавует критерию «новизна».  This set of signs of an electromechanical drive, providing a technical effect, was not found during patent information research. Consequently, the invention meets the criterion of “novelty”.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
На фиг.1/3 показано продольное сечение электромеханической передачи.  Figure 1/3 shows a longitudinal section of an electromechanical transmission.
На фиг.2/3- сечение А-А на фиг.1.  In Fig.2 / 3- section aa in Fig.1.
На фиг.3 /3 - вид В на фиг.1. Предпочтительный пример осуществления изобретения Figure 3/3 is a view In figure 1. Preferred Embodiment
Электромеханический привод (фиг.1, 2) состоит из узлов, расположенных концентрично отно- сительно центральной оси: корпуса 1 с цилиндрической частью 1а, являющегося неподвижной ча- стью электромеханического привода, электродвигателя 2, имеющего статор 3 и закрепленный на валу 4 ротор 5; двухступенчатой волновой передачи 6 с входным валом 7, имеющим эксцентрико- вый узел 8 с эксцентрично расположенными поверхностями 8а и 8Ь, соединенным с валом 4; сепа- ратора 9 (фиг.2) первой ступени 10 волновой передачи 6 с размещенными в нем в несколько рядов телами качения 11, перемещаемыми рабочими дисками 12 относительно волнообразователя 13 в жестком колесе 14, имеющем на внешней части эксцентрично расположенные поверхности 14а, 14Ь (фиг. 1); второй сепаратор 15 с размещенными в нем в несколько рядов телами качения 16, пере- мещаемыми кольцами 17а и 17Ь (фиг.1,2), надетыми на эксцентрично расположенные на жестком колесе 14 поверхности 14а, 14Ь, относительно второго волнообразователя 18, имеющегося на внут- ренней поверхности цилиндрической части 1а корпуса 1; выходного вала 19 (фиг. 1), соединенного с сепаратором 15, опирающегося на тела качения 16 и подшипники качения 20, с фланцем 21, при- соединяемым к приводимому объекту регулирования (не показан); узлов, обеспечивающих управ- ление работой электромеханического привода: стопорного устройства 22 (фиг.3), статор 23 которо- го с двумя парами постоянных магнитов 24 и обмоток 25 жестко соединен с корпусом 1, а якорь 26 через стопор 27 (фиг. 1) кинематически связан с валом 4 ротора 5; расположенного между стопор- ным устройством 22 (фиг.1,3) и электродвигателем 2 датчика 28 положения ротора 5 электродвига- теля 2, ротор 29 которого жестко соединен с валом 4; датчика 30 положения выходного вала 19 размещенного так, что его статор 31 крепится к неподвижно закрепленной детали корпуса 1, а ро- тор 32 - к сепаратору 15, соединенному с выходным валом 19. Расположение электродвигателя 2 внутри жесткого колеса 14 двухступенчатой волновой передачи 6, эксцентрикового узла 8 первой ступени 10 волновой передачи 6 вне ротора 5 электродвигателя 2 и присоединение выходного вала 19 к сепаратору 15 обеспечивает снижение момента инерции вращающихся деталей и технический эффект - увеличение располагаемого ускорения объекта при допустимом значении потерь в двига- теле (потерь в меди) при высоком крутящем моменте на выходном валу электромеханического двигателя.  The electromechanical drive (FIGS. 1, 2) consists of nodes located concentrically with respect to the central axis: a housing 1 with a cylindrical part 1a, which is a fixed part of the electromechanical drive, an electric motor 2 having a stator 3 and a rotor 5 fixed to the shaft 4; a two-stage wave transmission 6 with an input shaft 7 having an eccentric assembly 8 with eccentric surfaces 8a and 8b connected to the shaft 4; the separator 9 (FIG. 2) of the first stage 10 of the wave transmission 6 with rolling bodies 11 arranged in it in several rows, moved by the working disks 12 relative to the wave former 13 in the hard wheel 14 having eccentrically located surfaces 14a, 14b on the outside (FIG. . one); the second separator 15 with rolling elements 16 arranged in it in several rows, movable rings 17a and 17b (Figs. 1,2), worn on surfaces 14a, 14b, eccentrically located on the hard wheel 14, relative to the second wave former 18 located on the inside - the early surface of the cylindrical part 1A of the housing 1; an output shaft 19 (Fig. 1) connected to a separator 15, supported by rolling elements 16 and rolling bearings 20, with a flange 21 connected to a driven control object (not shown); nodes that control the operation of the electromechanical drive: locking device 22 (Fig. 3), the stator 23 of which with two pairs of permanent magnets 24 and windings 25 is rigidly connected to the housing 1, and the armature 26 through the stopper 27 (Fig. 1) kinematically connected with the shaft 4 of the rotor 5; located between the locking device 22 (Fig. 1,3) and the electric motor 2 of the position sensor 28 of the rotor 5 of the electric motor 2, the rotor 29 of which is rigidly connected to the shaft 4; the sensor 30 of the position of the output shaft 19 arranged so that its stator 31 is attached to the fixed part of the housing 1, and the rotor 32 to the separator 15 connected to the output shaft 19. The location of the motor 2 inside the hard wheel 14 of the two-stage wave transmission 6, eccentric node 8 of the first stage 10 of the wave transmission 6 outside the rotor 5 of the electric motor 2 and the connection of the output shaft 19 to the separator 15 provides a decrease in the moment of inertia of the rotating parts and a technical effect - increase the available acceleration at an acceptable value of losses in the engine (losses in copper) at high torque on the output shaft of the electromechanical engine.
Отношение длины статора 3 к его внутреннему диаметру находится в интервале 1 - 2. Количество эксцентрично расположенных на входном валу 7 или на жестком колесе 14 по- верхностей 8а, 8b, 14а, 14Ь предпочтительно является четным, при этом оси смежных поверхностей смещены в противоположные направления от центральной оси. The ratio of the length of the stator 3 to its inner diameter is in the range 1 - 2. The number of surfaces 8a, 8b, 14a, 14b which are eccentrically located on the input shaft 7 or on the hard wheel 14 is preferably even, with the axes of the adjacent surfaces offset in opposite directions from the central axis.
Передаточное отношение двухступенчатой волновой передачи 6 находится в интервале 500 - 2500 при частоте вращения 5000 - 25000 мин 1 ротора 5 электродвигателя 2 . При передаточном отношении менее 500 и частоте вращения ротора 5 менее 5000 мин 1 обеспечение требуемого мо- мента достигается при значениях тока, при которых происходит усиленный нагрев электродвигате- ля за счет тепловых потерь в обмотке. При частоте вращения более 25000 мин"1 в роторе 5 возни- кают значительные напряжения от центробежных сил. The gear ratio of the two-stage wave transmission 6 is in the range of 500 - 2500 at a speed of 5000 - 25000 min 1 of the rotor 5 of the motor 2. When the gear ratio is less than 500 and the rotational speed of the rotor 5 is less than 5000 min 1 , the required torque is achieved at current values at which enhanced heating of the motor due to heat losses in the winding occurs. At a rotation frequency of more than 25,000 min "1, significant stresses from centrifugal forces arise in rotor 5.
При включении электромеханического привода подается напряжение на пару обмоток 25 ста- тора 23 стопорного устройства 22 (фиг. 3), якорь 26 поворачивается, разрывая кинематическую связь стопора 27 с зубчатым колесом 27а, соединенным с валом 4 и, таким образом, высвобождает вал 4. Якорь 26 фиксируется в этом положении постоянными магнитами 24 после снятия напряже- ния с обмоток 25 статора 23 стопорного устройства 22.  When the electromechanical drive is turned on, voltage is supplied to a pair of windings 25 of the stator 23 of the locking device 22 (Fig. 3), the armature 26 rotates, breaking the kinematic connection of the stopper 27 with the gear wheel 27a connected to the shaft 4 and, thus, releases the shaft 4. The armature 26 is fixed in this position by permanent magnets 24 after removing the voltage from the windings 25 of the stator 23 of the locking device 22.
Блок управления электромеханического привода (не показан) на основе командного сигнала, сигналов с сигнальных обмоток датчика 30 (фиг. 1), положения выходного вала 19 и датчика 28 по- ложения ротора 5, приводит в движение ротор 5, вал 4 и соединенный с ним входной вал 7 первой ступени волновой передачи 6.  The control unit of the electromechanical drive (not shown) based on the command signal, signals from the signal windings of the sensor 30 (Fig. 1), the position of the output shaft 19 and the sensor 28 of the position of the rotor 5, drives the rotor 5, the shaft 4 and connected to it input shaft 7 of the first stage of wave transmission 6.
При вращении входного вала 7 вращаются эксцентрично расположенные поверхности 8а и 8Ь, так что их эксцентрично смещенные оси и диски 12 совершают за один оборот входного вала 7 пол- ный оборот вокруг его оси. Сепаратор 9 позволяет телам качения 11 перемещаться только в ради- альном направлении, совершая волнообразные движения с периодом, равным периоду одного оборота входного вала 7 и амплитудой, равной удвоенному эксцентриситету поверхности 8а или 8Ь. Тела качения 11, взаимодействуя с профилированной поверхностью волнообразователя 13 жестко- го колеса 14, поворачивают его на угол, меньший угла поворота входного вала 7 в число раз, равное числу волн профилированной поверхности волнообразователя 13 жесткого колеса 14.  When the input shaft 7 rotates, eccentrically located surfaces 8a and 8b rotate, so that their eccentrically displaced axes and discs 12 make a complete revolution around its axis in one revolution of the input shaft 7. The separator 9 allows rolling elements 11 to move only in the radial direction, making wave-like movements with a period equal to the period of one revolution of the input shaft 7 and an amplitude equal to twice the eccentricity of the surface 8a or 8b. Rolling bodies 11, interacting with the profiled surface of the wave former 13 of the hard wheel 14, rotate it by an angle less than the angle of rotation of the input shaft 7 by a factor equal to the number of waves of the profiled surface of the wave former 13 of the hard wheel 14.
Поворот жесткого колеса 14 первой ступени волновой передачи 6 приводит в движение экс- центрично расположенные поверхности 14а и 14Ь, при этом эксцентрично смещенные оси поверх- ностей 14а и 14Ь кольца совершают за один оборот жесткого колеса 14 полный оборот вокруг его оси. Сепаратор 15 позволяет телам качения 16 перемещаться в гнездах в радиальном направлении так, что тела качения 16 при движении колец совершают сложное движение, являющееся совокуп- ностью вращательного движения сепаратора 15 и радиального движения в гнездах сепаратора 15 с амплитудой, равной удвоенному эксцентриситету поверхности 14а или 14Ь. Тела качения 16, взаи- модействуя с поверхностью второго волнообразователя 18, закрепленного неподвижно, поворачи- вают сепаратор 15 на угол, меньший угла поворота жесткого колеса 14 в число раз, на единицу меньшее числа волн внутренней профилированной поверхности второго волнообразователя 18. Вместе с сепаратором 15 поворачивается выходной вал 19. The rotation of the hard wheel 14 of the first stage of the wave transmission 6 drives the eccentrically located surfaces 14a and 14b, while the eccentrically displaced axes of the surfaces 14a and 14b of the ring complete one revolution around the hard wheel 14 axis. The separator 15 allows the rolling bodies 16 to move in the nests in the radial direction so that the rolling bodies 16 during the movement of the rings make a complex movement, which is a combination of the rotational movement of the separator 15 and the radial movement in the nests of the separator 15 with an amplitude equal to twice the eccentricity of the surface 14a or 14b . The rolling bodies 16, interacting with the surface of the second wave former 18, fixed motionless, rotate the separator 15 by an angle less than the angle of rotation of the hard wheel 14 by a factor of one less than the number of waves of the inner profiled surface of the second wave former 18. Together with the separator 15 the output shaft 19 is rotated.
При отключении электромеханического привода подается напряжение на пару обмоток 25 статора 23 стопорного устройства 22, якорь 26 поворачивается в исходное положение, обеспечивая кинематическую связь 27а стопора 27 и фиксируя вал 4 ротора 5 электродвигателя 2. Якорь 26 фиксируется в исходном положении постоянными магнитами 24 после снятия напряжения с обмо- ток статора 25 стопорного устройства 22. Выходной вал 19 удерживается в заданном положении.  When the electromechanical drive is turned off, voltage is supplied to a pair of windings 25 of the stator 23 of the locking device 22, the armature 26 is rotated to its original position, providing a kinematic connection 27a of the stopper 27 and fixing the shaft 4 of the rotor 5 of the electric motor 2. The anchor 26 is fixed in the initial position by permanent magnets 24 after removing the voltage by winding the stator 25 of the locking device 22. The output shaft 19 is held in a predetermined position.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Электромеханический привод, состоящий из узлов, расположенных концентрично относительно центральной оси: корпуса с цилиндрической и торцевыми частями, электродвигателя, имеющего аатор и закрепленный на валу ротор; двухступенчатой волновой передачи с присоединенным к ротору электродвигателя входным валом, имеющим эксцентриковый узел с эксцентрично распо- ложенными поверхностями; сепаратора первой ступени волновой передачи с размещенными в нем в несколько рядов телами качения, перемещаемыми установленными на эксцентрично располо- женных поверхностях рабочими дисками относительно волнообразователя в жестком колесе пер- вой ступени, которое имеет на внешней части эксцентрично расположенные поверхности для вто- рой ступени; сепаратор второй ступени с размещенными в нем в несколько рядов телами качения, перемещаемыми кольцами, установленными на эксцентрично расположенных на жестком колесе поверхностях, относительно второго волнообразователя на внутренней поверхности цилиндриче- ской части корпуса; выходного вала, опирающегося на тела качения и подшипники качения; узлов, обеспечивающих управление работой электромеханического привода: стопорного устройства, ста- тор которого с двумя парами постоянных магнитов и обмоток жестко соединен с корпусом, а якорь через стопор кинематически связан с валом ротора электродвигателя; расположенного между сто- порным устройством и электродвигателем датчика положения ротора электродвигателя, соединен- ного с его валом; датчика положения выходного вала, размещенного так, что его статор крепится к неподвижно закрепленной детали второй ступени волновой передачи, а ротор - к подвижной дета- ли, соединенной с выходным валом, отл и ч а ю щ и й ся те м , ч то корпус является неподвиж- ной частью электромеханического привода, электродвигатель расположен внутри жесткого колеса двухступенчатой волновой передачи, эксцентриковый узел первой ступени расположен вне ротора электродвигателя, выходной вал присоединен к сепаратору второй ступени. 1. Electromechanical drive, consisting of nodes located concentrically relative to the central axis: a housing with cylindrical and end parts, an electric motor having an aator and a rotor mounted on the shaft; a two-stage wave transmission with an input shaft connected to the electric motor rotor having an eccentric assembly with eccentrically arranged surfaces; a separator of the first stage of the wave transmission with rolling bodies placed in it in several rows, moved by working disks mounted on eccentrically located surfaces relative to the wave former in the hard wheel of the first stage, which has eccentrically located surfaces on the outside for the second stage; a second stage separator with rolling bodies placed in it in several rows, moved by rings mounted on surfaces eccentrically located on the rigid wheel, relative to the second wave-former on the inner surface of the cylindrical part of the housing; an output shaft resting on rolling elements and rolling bearings; nodes providing control over the operation of the electromechanical drive: a locking device, the stator of which with two pairs of permanent magnets and windings is rigidly connected to the housing, and the anchor is kinematically connected through the stopper to the rotor shaft of the electric motor; located between the locking device and the electric motor of the position sensor of the rotor of the electric motor connected to its shaft; an output shaft position sensor arranged so that its stator is attached to a fixed part of the second wave transmission stage, and the rotor to a movable part connected to the output shaft, excluding the case, the case It is a fixed part of the electromechanical drive, the electric motor is located inside the hard wheel of the two-stage wave transmission, the first-stage eccentric assembly is located outside the electric motor rotor, and the output shaft is connected to the second-stage separator.
2. Электромеханический привод по п. 1, отл и ч а ю щ и й ся те , ч то соотношение длины стато- ра и его внутреннего диаметра находится в интервале 1 - 2.  2. The electromechanical drive according to claim 1, distinguished by the fact that the ratio of the length of the stator and its internal diameter is in the range 1 - 2.
3. Электромеханический привод по п. 1, отл и ч а ю щ и й ся т е м , ч то количество эксцентрично расположенных поверхностей является четным, при этом оси смежных эксцентрично расположен- ных поверхностей смещены в противоположные направления от центральной оси. 3. The electromechanical drive according to claim 1, distinguished by the fact that the number of eccentrically located surfaces is even, while the axes of adjacent eccentrically located surfaces are shifted in opposite directions from the central axis.
4. Электромеханический привод поп.1, отличающий с я тем, что передаточное отношение двухступенчатой волновой передачи находится в интервале 500 - 2500 при частоте вращения рото- ра электродвигателя 5000 - 25000 мин1. 4. Electromechanical drive pop. 1, characterized in that the gear ratio of the two-stage wave transmission is in the range of 500 - 2500 at a rotational speed of the rotor of the electric motor 5000 - 25000 min 1 .
PCT/RU2010/000589 2010-06-09 2010-10-18 Electromechanical actuator WO2011155864A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201203525A UA104641C2 (en) 2010-06-09 2010-10-18 Normal;heading 1;heading 2;ELECTROMECHANICAL ACTUATOR
DE112010005655T DE112010005655T5 (en) 2010-06-09 2010-10-18 Electromechanical drive

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123448 2010-06-09
RU2010123448 2010-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011155864A1 true WO2011155864A1 (en) 2011-12-15

Family

ID=45098282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000589 WO2011155864A1 (en) 2010-06-09 2010-10-18 Electromechanical actuator

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112010005655T5 (en)
UA (1) UA104641C2 (en)
WO (1) WO2011155864A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0769839A1 (en) * 1995-10-20 1997-04-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Motor with gear reducer, and assembly method and maintenance method for same
US6817267B2 (en) * 2001-02-19 2004-11-16 Harmonic Drive Systems Inc. Actuator having a wave gear reduction drive
RU2281597C1 (en) * 2004-12-28 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) Power minidrive (modifications)
RU2283975C1 (en) * 2005-02-10 2006-09-20 Московский авиационный институт (государственный технический университет) Redundant electric drive
RU2321138C1 (en) * 2007-01-10 2008-03-27 Семен Львович Самсонович Mini-actuator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0769839A1 (en) * 1995-10-20 1997-04-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Motor with gear reducer, and assembly method and maintenance method for same
US6817267B2 (en) * 2001-02-19 2004-11-16 Harmonic Drive Systems Inc. Actuator having a wave gear reduction drive
RU2281597C1 (en) * 2004-12-28 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) Power minidrive (modifications)
RU2283975C1 (en) * 2005-02-10 2006-09-20 Московский авиационный институт (государственный технический университет) Redundant electric drive
RU2321138C1 (en) * 2007-01-10 2008-03-27 Семен Львович Самсонович Mini-actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE112010005655T5 (en) 2013-06-13
UA104641C2 (en) 2014-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6664711B2 (en) Harmonic motor
RU2010123447A (en) DEVICE FOR ELECTROMECHANICAL DRIVE OF AERODYNAMIC SURFACE OF Aircraft
JP5331125B2 (en) Drive device having at least one transmission stage
US10910936B2 (en) Cycloidal magnetic gear system
JP2012130086A (en) Axial gap type rotary electric machine
RU2740466C1 (en) Redundant electromechanical power mini-drive
US20060283289A1 (en) Harmonic drive motor with flex-spline interlock
CN101889154B (en) Harmonic motor
CN111120583B (en) Speed reducer and electromechanical device
JP2010144839A (en) Speed reducer for electric motor and electric motor with speed reducer
RU108239U1 (en) ELECTROMECHANICAL DRIVE
JP2019041567A (en) Inverted harmonic gear actuator and method for assembling inverted harmonic gear actuator
JP6025761B2 (en) Drive unit
RU2321138C1 (en) Mini-actuator
WO2018071044A1 (en) Cycloidal magnetic gear system
WO2011155864A1 (en) Electromechanical actuator
KR20130018295A (en) Wind energy installation azimuth or pitch drive
RU2684545C1 (en) Two-stage reduction gear
RU108238U1 (en) ELECTROMECHANICAL DRIVE
EP3561337B1 (en) Magnetically driven harmonic drive
FI120012B (en) Friction planetary gear provided with variator function and method for its use
CN110034650A (en) A kind of servo motor that high-precision is controllable
RU185563U1 (en) ELECTROMECHANICAL DRIVE
RU2622175C1 (en) Screw propeller electromechanical drive of the vessel
KR101759171B1 (en) Motor module with transmission

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10852975

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120100056552

Country of ref document: DE

Ref document number: 112010005655

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10852975

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1