RU2294587C1

RU2294587C1 - Planetary electric motor - reducer

Info

Publication number: RU2294587C1
Application number: RU2005116565/09A
Authority: RU
Inventors: Петр Игнатьевич Федотов (RU); Петр Игнатьевич Федотов
Original assignee: Петр Игнатьевич Федотов
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2007-02-27
Also published as: RU2005116565A

Abstract

FIELD: electric engineering and electro-mechanical engineering, in particular, electric machines, particularly concerns features of structural realization of planetary electric motor - reducer.

SUBSTANCE: planetary electric motor - reducer contains body, positioned wherein are toothed gear wheel of planetary reducer and gear of planetary reducer, stator and rotor of electric motor, mounted eccentrically and connected to planetary reducer. In accordance to invention, in aforementioned device toothed gear wheel of first step of planetary reducer performs function of stator of electric motor, while gear of planetary reducer realizes function of satellite-anchor of electric engine, mounted on which is end collector with current-feeding and current-draining contacts, while end collector may move eccentrically relatively to body, toothed gear wheel - stator of electric motor has electromagnet coil and is made with internal engagement teeth, engaged with teeth of gear of satellite-anchor, having coils of other electromagnet, while teeth of internal engagement of gear of satellite-anchor are in contact with teeth of spindle, while aforementioned toothed gear wheel - stator of electric motor and gear of satellite-anchor of electric motor have grooves, positioned in which are coils of appropriate electric magnets, feeding of current into which creates torque and causes shift of satellite-anchor relatively to point of greatest mutual engagement of its teeth and teeth of toothed gear wheel - stator of electric motor, or relatively to contact point of friction couple formed by them.

EFFECT: improved mass-dimensional characteristics of planetary electric motor - reducer by means of combination of electric motor and planetary reducer in one structural unit.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханике, в частности к электрическим машинам, конструктивно сопряженным с редукторами, и может быть использовано в качестве электропривода широкого применения. Результатом изобретения является объединение первой и второй ступеней редуктора в качестве статора и якоря электродвигателя.The invention relates to electromechanics, in particular to electrical machines structurally coupled to gearboxes, and can be used as an electric drive of wide application. The result of the invention is the combination of the first and second stages of the gearbox as a stator and motor armature.

Планетарный электромотор-редуктор содержит двухступенчатый планетарный редуктор, у которого шестерня редуктора выполняет функцию корпуса статора электродвигателя, а сателлит выполняет функцию ротора-якоря с электрообмотками электромагнитов. Зубья сателлита установлены с возможностью обкатывания по зубьям статора и шпинделя. Питание катушек статора и якоря электродвигателя осуществляется торцевым коллектором с токоподводящими и отводящими элементами, смещающимся эксцентрично и синхронно с сателлитом редуктора.The planetary electric motor gearbox contains a two-stage planetary gearbox, in which the gear wheel of the gearbox serves as the stator housing of the electric motor, and the satellite acts as a rotor-armature with electromagnets electromagnets. The teeth of the satellite are installed with the possibility of rolling around the teeth of the stator and spindle. The stator coils and the motor armature are powered by an end collector with current-supplying and outlet elements, which moves eccentrically and synchronously with the gearbox satellite.

Известны мотор-редукторы (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1979, том 3, стр.506-515, а также патент RU 2126582), которые представляют собой электродвигатели, у которых редукторы соединены с входными валами, причем оба узла размещены в общем корпусе.Known motor gearboxes (Anuryev V.I. Handbook of a designer-mechanical engineer. - M.: Mechanical Engineering, 1979, volume 3, p. 506-515, as well as patent RU 2126582), which are electric motors in which gearboxes are connected to input shafts, and both nodes are located in a common housing.

Существуют мотор-редукторы, у которых отдельные элементы конструкций электродвигателя выполняют одновременно функции редуктора. В патентах (RU 2030082, RU 2098910 и RU 2171526) редукторы установлены эксцентрично в статоре и, обкатывая какую-либо поверхность, выполняют функцию одного из звеньев планетарной передачи, которая может быть либо фрикционной, либо зубчатой. Ротор выполнен в виде двух дисковых радиально противоположно направленных магнитов, установленных вдоль оси редуктора. Имеются также электродвигатели, у которых роторы выполнены с передачей, состоящей из шариков, перемещающихся в косых канавках.There are gear motors in which individual structural elements of the electric motor simultaneously perform the functions of a gearbox. In the patents (RU 2030082, RU 2098910 and RU 2171526) the gearboxes are mounted eccentrically in the stator and, rolling around a surface, perform the function of one of the links of the planetary gear, which can be either friction or gear. The rotor is made in the form of two disk radially oppositely directed magnets mounted along the axis of the gearbox. There are also electric motors in which the rotors are made with a transmission consisting of balls moving in oblique grooves.

Известны мотор-редукторы (RU 2071631 и RU 2074490), у которых статор и ротор установлены эксцентрично, связаны с планетарным редуктором и имеют электромагнитные тормозные устройства, а водило выполнено с возможностью осевого перемещения выходного вала.Known gear motors (RU 2071631 and RU 2074490), in which the stator and rotor are mounted eccentrically, are connected to a planetary gear and have electromagnetic braking devices, and the carrier is made with the possibility of axial movement of the output shaft.

Предлагаемый планетарный электромотор-редуктор включает в себя: зубчатое колесо первой ступени редуктора, которое выполняет функцию статора электродвигателя, шестерню первой ступени редуктора-якоря электродвигателя. Торцевой коллектор, движущийся эксцентрично корпусу редуктора, выполняет функцию раздаточного механизма, производя подачу электроэнергии в магниты статора и якоря со смещением фазы относительно эксцентриситета привода.The proposed planetary electric motor gearbox includes: a gear wheel of the first stage of the gearbox, which performs the function of a stator of an electric motor, a gear of the first stage of a gearbox-armature of an electric motor. The end collector, moving eccentrically to the gear housing, acts as a dispensing mechanism, supplying electricity to the stator and armature magnets with a phase shift relative to the eccentricity of the drive.

На фиг.1 показан предлагаемый привод, у которого сателлит, выполняющий функцию якоря, имеет зубья наружного зацепления, а у статора и шпинделя - внутреннего. На фиг.2 - то же, сечение по А-А-А-А. На фиг.3 сателлит имеет зубья наружного и впадины внутреннего зацепления, статор - внутреннего, а шпиндель - наружного. На фиг.4 - то же, сечение по А-А. На фиг.5 - схема замыкания токопроводящих элементов между собой. На фиг.6 - схема катушек статора и ротора, включенных при расположении контактов, изображенных на фиг.5.Figure 1 shows the proposed drive, in which the satellite, which performs the function of an anchor, has teeths of external gearing, and at the stator and spindle - internal. Figure 2 is the same, a section along aaaaaa. In Fig. 3, the satellite has teeth of the outer and troughs of the internal gearing, the stator has the inner teeth, and the spindle has the outer teeth. Figure 4 is the same, a section along aa. Figure 5 is a diagram of the closure of the conductive elements with each other. Figure 6 is a diagram of the stator and rotor coils included in the arrangement of the contacts shown in figure 5.

В корпусе 1 (фиг.1 и 2) расположены статор 2 с катушкой 3 электромагнита. Статор 2 имеет зубья 4 внутреннего зацепления, которые входят в зацепления с зубьями 5 сателлита-якоря 6, имеющего катушки 7 электромагнита. Сателлит-якорь 6 своими зубьями 8 входит в контакт с зубьями 9 шпинделя 10, переходящего в вал силового привода. Сателлит-якорь 6 также воздействует на быстроходный эксцентриковый вал 11, который может и отсутствовать в механизме, например в электромотор-редукторе, изображенном на фиг.3 и 4. На сателлите-якоре 6 (фиг.1, 3 и 5) жестко закреплен коллектор 12 с контактами 13, являющимися токоподводящими и отводящими элементами. Контакты 13 контактируют с наружным и внутренним кольцами 14 и 15, подводящими электрический ток к электромотор-редуктору. Наружные и внутренние щетки 16 и 17 служат для подвода электроэнергии в катушки 3 электромагнитов статора 2. Щетки 16 и 17 расположены в крышке 18.In the housing 1 (FIGS. 1 and 2), a stator 2 with an electromagnet coil 3 is located. The stator 2 has teeth 4 internal gearing, which are engaged with the teeth 5 of the satellite-armature 6, having a coil 7 of an electromagnet. The satellite anchor 6 with its teeth 8 comes into contact with the teeth 9 of the spindle 10, which passes into the shaft of the power drive. The satellite anchor 6 also acts on the high-speed eccentric shaft 11, which may also be absent in the mechanism, for example, in the electric motor reducer shown in Figs. 3 and 4. On the satellite-anchor 6 (Figs. 1, 3, and 5), the collector is rigidly fixed 12 with contacts 13, which are current supply and discharge elements. Contacts 13 are in contact with the outer and inner rings 14 and 15, supplying electric current to the electric motor reducer. The outer and inner brushes 16 and 17 are used to supply electricity to the coils 3 of the electromagnets of the stator 2. The brushes 16 and 17 are located in the cover 18.

У электромотор-редуктора, изображенного на фиг.3 и 4, нет эксцентрикового вала 11 (фиг.1). Сателлит-якорь 6 (фиг.3 и 4) зубьями 5 центрируется и удерживается зубьями 4 статора 2. Впадины 19 сателлита-якоря 6 контактируют с зубьями 20 шпинделя 21, передающего крутящий момент рабочему органу (не показанному на схеме). Зубья 5 сателлит-якоря 6 покрыты нетокопроводящим материалом 22 специального профиля, который может сниматься и надеваться на зубья и фрикционные пары как чехол.The electric motor-reducer depicted in figure 3 and 4, there is no eccentric shaft 11 (figure 1). The satellite anchor 6 (FIGS. 3 and 4) is centered and held by the teeth 5 of the stator 2 with teeth 5. The cavities 19 of the satellite anchor 6 are in contact with the teeth 20 of the spindle 21, which transmits torque to the working body (not shown in the diagram). The teeth 5 of the satellite anchor 6 are coated with a non-conductive material 22 of a special profile, which can be removed and put on the teeth and friction pairs as a cover.

На фиг.5 верхние контакты 13 соединены, например, с токоподводящим подпружиненным кольцом 14, внизу аналогичные контакты соединены с токоотводящим подпружиненным кольцом 15. В результате через контакты 13 в сателлите-якорь 6 поступает электрический ток, создавая магнитное поле. А так как верхние и нижние контакты 13 соединяются со щетками 17, то электрический ток подается и в катушки 3, где также создается магнитное поле.In Fig. 5, the upper contacts 13 are connected, for example, to the current-carrying spring-loaded ring 14, at the bottom similar contacts are connected to the current-conducting spring-loaded ring 15. As a result, an electric current is supplied through the contacts 13 to the satellite-armature 6, creating a magnetic field. And since the upper and lower contacts 13 are connected to the brushes 17, an electric current is supplied to the coils 3, where a magnetic field is also created.

Принцип работы электромотор-редукторов, показанных на фиг.1 и 2 и на фиг.3 и 4, аналогичен. Коллектор 12 закреплен на сателлите-якоре 6 так, что электрический ток в электромагниты статора и якоря подается смещенным по фазе. Например, через верхние контакты 13 (а, б, с) с соответствующими щетками 16 электроток от подпружиненного кольца 14 (фиг.5 и 6) поступает в катушки: а', б', с' и д', е', ж', а отводится он через нижние контакты 13 (д, е, ж) с соответствующими щетками 17 и подпружиненное кольцо 15.The principle of operation of the electric motor-reducers shown in figures 1 and 2 and in figures 3 and 4 is similar. The collector 12 is mounted on the satellite-anchor 6 so that the electric current in the electromagnets of the stator and the armature is supplied displaced in phase. For example, through the upper contacts 13 (a, b, c) with the corresponding brushes 16, the electric current from the spring-loaded ring 14 (Figs. 5 and 6) enters the coils: a ', b', c 'and d', e ', g' , and it is discharged through the lower contacts 13 (e, f, g) with the corresponding brushes 17 and a spring-loaded ring 15.

Катушки 7 сателлита-якоря 6 запитываются электрическим током от контактов 13 (а, б, с и далее д, е, ж), в результате в катушках а', б', с', д', е' и ж' (фиг.6) возникают магнитные поля и сателлит-якорь 6 относительно точки "А", в которой зубья сателлита максимально входят в зубья статора (фиг.2, 4 и 6) или точки контакта фрикционной пары, смещается по часовой стрелке, при этом контакты 13 также смещаются, подключая следующую группу катушек, а точка "А", нейтральная линия I-I, и эксцентриситет OO₁ вращаются против часовой стрелки, создавая бегущее магнитное поле. Линия I-I относительно точки "А" делит сателлит-якорь 6 на два бегущих поля S и N.The coils 7 of the satellite armature 6 are supplied with electric current from the contacts 13 (a, b, c and then d, e, g), as a result, in the coils a ', b', c ', d', e 'and g' (Fig. .6) magnetic fields and satellite-anchor 6 arise relative to point “A”, at which the teeth of the satellite enter the teeth of the stator as much as possible (FIGS. 2, 4 and 6) or the contact points of the friction pair, is shifted clockwise, while the contacts 13 also shift, connecting the next group of coils, and point "A", neutral line II, and the eccentricity of OO ₁ rotate counterclockwise, creating a traveling magnetic field. Line II relative to point "A" divides the satellite anchor 6 into two traveling fields S and N.

На фиг.1 и 2 эксцентриковый вал 11 и эксцентриситет OO₁ вращаются с большой скоростью, а шпиндель 10 с валом - с малой.In figures 1 and 2, the eccentric shaft 11 and the eccentricity OO ₁ rotate at high speed, and the spindle 10 with the shaft - with a small.

Claims

1. A planetary electric motor-reducer, comprising a housing in which a gear wheel of a planetary gearbox and a gear of a planetary gearbox, a stator and a rotor of an electric motor mounted eccentrically and connected to a planetary gearbox, characterized in that the gear wheel of the first stage of the planetary gearbox performs the function of a stator of an electric motor, and the gear of the planetary gearbox performs the function of a satellite-armature of an electric motor, on which an end collector with current-carrying and current-carrying in this case, the end collector has the ability to move eccentrically relative to the housing, the gear-stator of the electric motor has an electromagnet coil and is made with internal gear teeth engaged with the gears of the satellite-anchor gear having coils of another electromagnet, and the teeth of the internal gear of the satellite gear the anchors come into contact with the teeth of the spindle, while the said gear-stator of the electric motor and the gear of the satellite-anchor of the electric motor have grooves in which enes corresponding coils of the electromagnets, the supply current which generates a torque, and causes a displacement of the armature relative to Sat-most point of entry of its teeth and the teeth of the gear-motor stator to each other, or with respect to the contact point formed of the friction pair.

2. The planetary electric motor-reducer according to claim 1, characterized in that the gear of the satellite-anchor of the electric motor is coated with a material of a special profile that can be worn on the teeth or parts of the friction pair, like a cover, and removed from them.

3. The planetary electric motor-reducer according to claim 1 or 2, characterized in that the end face of the electric motor, having the ability to rotate eccentrically relative to the housing, provides a phase shift of the electromotive force (EMF) of the electric motor.

4. The planetary electric motor-reducer according to claim 3, characterized in that the electric motor collector, which is able to rotate eccentrically relative to the housing, provides alternately powering the stator electromagnet coils and the electric motor rotor.