RU2757324C1

RU2757324C1 - Electric drive with electromechanical positioning of output shaft

Info

Publication number: RU2757324C1
Application number: RU2021101299A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Москвин; Илья Владимирович Коротков; Ольга Сергеевна Абрамова
Original assignee: Акционерное общество "Электропривод"
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-10-13

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to an electric drive. The electric drive contains a planetary gearbox, track signaling devices and an electric motor rotor with an electromagnetic friction clutch articulated with the planetary gearbox. The rotor of the electric motor is equipped with permanent magnets. The stator with the m-phase winding of the rotor is connected to the voltage inverter, the inverter is connected to the processor. The processor inputs are connected to the generator of the rotor holding mode, the rotor position sensor, path alarms and the automatic control system.

EFFECT: creation of an electric drive with the possibility of fixing the output shaft in intermediate positions is achieved.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиационным электроприводам и, в частности, к вращательным электромеханизмам, а так же может быть использовано в других областях техники.The invention relates to aircraft electric drives and, in particular, to rotary electrical mechanisms, and can also be used in other fields of technology.

Известны электромеханизмы [1], в которых выходной вал фиксируется в заданном положении фрикционной электромагнитной муфтой.Known electromechanisms [1], in which the output shaft is fixed in a given position by a friction electromagnetic clutch.

Основным недостатком данных электромеханизмов является наличие фрикционной электромагнитной муфты щеточно-коллекторного узла электродвигателя и механических концевых выключателей (микропереключателей), что ограничивает быстродействие, надежность и долговечность (ресурс) электромеханизмов.The main disadvantage of these electromechanisms is the presence of a frictional electromagnetic clutch of the brush-collector unit of the electric motor and mechanical limit switches (microswitches), which limits the speed, reliability and durability (resource) of the electromechanics.

Наиболее близким к заявленному являются электромеханизмы типа МПК31…34А,Б [1], содержащие коллекторный электродвигатель постоянного тока, электромагнитную фрикционную муфту (тормоз), редуктор и блок механических концевых выключателей. Основными недостатками электромеханизмов МПК31…34А,Б является невозможность фиксировать выходной вал в промежуточных положениях между крайними положениями выходного вала, а так же низкие показатели по быстродействию, надежности и ресурсу.The closest to the claimed are electromechanisms of the type MPK31 ... 34A, B [1], containing a DC collector motor, an electromagnetic friction clutch (brake), a gearbox and a block of mechanical limit switches. The main disadvantages of the MPK31 ... 34A, B electromechanisms are the impossibility of fixing the output shaft in intermediate positions between the extreme positions of the output shaft, as well as low performance, reliability and resource.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить возможность фиксировать (позиционировать) выходной вал в любом заданном промежуточном положении между крайними положениям выходного вала, повысить быстродействие, эксплуатационную надежность и ресурс.The objective of the present invention is to provide the ability to fix (position) the output shaft in any given intermediate position between the extreme positions of the output shaft, to increase the speed, operational reliability and resource.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в увеличении ресурса, повышении эксплуатационной надежности, быстродействия и получения возможности фиксировать (затормаживать) выходной вал в промежуточных положениях между крайними положениями выходного вала.The technical result, which the invention is aimed at, consists in increasing the resource, increasing the operational reliability, speed and getting the opportunity to fix (brake) the output shaft in intermediate positions between the extreme positions of the output shaft.

Поставленная задача решается следующим образом. Предложен электропривод, содержащий планетарный редуктор, путевыеThe task is solved in the following way. The proposed electric drive, containing a planetary gear, travel

сигнализаторы и сочлененный с планетарным редуктором ротор электродвигателя с электромагнитной фрикционной муфтой.signaling devices and an electric motor rotor articulated with a planetary gearbox with an electromagnetic friction clutch.

Ротор электродвигателя снабжен постоянными магнитами, а статор с m-фазной обмоткой ротора подключен к инвертору напряжения, соединенному с процессором, входы которого подключены к формирователю режима удержания ротора, к датчику положения ротора, путевым сигнализаторам и к системе автоматического управления. При этом путевые сигнализаторы выполнены на магниточувствительных элементах.The rotor of the electric motor is equipped with permanent magnets, and the stator with an m-phase rotor winding is connected to a voltage inverter connected to the processor, the inputs of which are connected to the shaper of the rotor holding mode, to the rotor position sensor, travel signaling devices and to the automatic control system. In this case, the track signaling devices are made on magnetically sensitive elements.

На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода.FIG. 1 shows a block diagram of an electric drive.

Электропривод работает следующим образом. При подаче напряжения электромагнитная фрикционная муфта 5 растормаживает ротор 4. Процессор 10 задает инвертору напряжения 9 режим работы, переключающий фазы m статора 7 по сигналам с датчика положения ротора 6, так что в зазоре между ротором 4 и статором 7 создается круговое поле, и ротор 4 начинает вращается, поворачивая через планетарный редуктор 3 выходной вал 2.The electric drive works as follows. When voltage is applied, the electromagnetic friction clutch 5 releases the rotor 4. The processor 10 sets the voltage inverter 9 to an operating mode that switches the phases m of the stator 7 according to signals from the rotor position sensor 6, so that a circular field is created in the gap between the rotor 4 and the stator 7, and the rotor 4 begins to rotate, turning the output shaft 2 through the planetary gearbox 3.

Угол поворота выходного вала 2 задается длительностью сигнала. Аналогично процессор 10 задает инвертору напряжения 9 режим работы, переключающий фазы m статора 7 с датчиками положения ротора 6, так что в зазоре между ротором 4 и статором 7 создается круговое поле обратного напряжения, и ротор 4 начинает вращаться в обратном направлении, поворачивая через планетарный редуктор 3 выходной вал 2 обратно. Угол обратного поворота задается длительностью сигнала.The angle of rotation of the output shaft 2 is set by the signal duration. Similarly, the processor 10 sets the voltage inverter 9 to an operating mode that switches the phases m of the stator 7 with the position sensors of the rotor 6, so that a circular reverse voltage field is created in the gap between the rotor 4 and the stator 7, and the rotor 4 starts to rotate in the opposite direction, turning through the planetary gearbox 3 output shaft 2 back. The reverse rotation angle is set by the signal duration.

При необходимости фиксации вала в промежуточном положении по сигналу процессора 10 с формирователя режима удержания ротора в неподвижном состоянии 8 выдается сигнал на инвертор напряжения 9, который включает постоянно (без коммутации) две или несколько фаз обмотки статора 7, в зазоре машины создается неподвижное магнитное поле и ротор 4 с постоянными магнитами удерживается в неподвижном состоянии, а через планетарный редуктор 3 удерживается и выходной вал 2 в промежуточном состоянии.If it is necessary to fix the shaft in an intermediate position, according to the signal of the processor 10 from the shaper of the mode of holding the rotor in a stationary state 8, a signal is issued to the voltage inverter 9, which constantly (without switching) turns on two or more phases of the stator winding 7, a stationary magnetic field is created in the machine gap and the rotor 4 with permanent magnets is held stationary, and through the planetary gear 3 the output shaft 2 is also held in an intermediate state.

В крайних положениях выходного вала 2 электропривода по сигналам путевых сигнализаторов 1 процессор 10 отключает электропривод от напряжения.In the extreme positions of the output shaft 2 of the electric drive, according to the signals of the travel signaling devices 1, the processor 10 disconnects the electric drive from the voltage.

Электромагнитная фрикционная муфта 5 срабатывает и стопорит (фиксирует) выходной вал 2 в одном из крайних положений. В промежуточных положениях электромагнитная фрикционная муфта 5 разгружена от необходимости срабатывания, а это позволяет повысить ресурс и надежность электропривода, особенно при необходимости автоматического управления процессами в системах на борту самолета.The electromagnetic friction clutch 5 operates and locks (fixes) the output shaft 2 in one of the extreme positions. In intermediate positions, the electromagnetic friction clutch 5 is relieved from the need for operation, and this makes it possible to increase the resource and reliability of the electric drive, especially if it is necessary to automatically control the processes in the systems on board the aircraft.

Если состыковать выходной вал 2 с преобразователем вида движения, например, шарико-винтовой передачей или кривошипным механизмом, то обеспечение надежной фиксации выходного вала 2 в любом промежуточном положении между крайними положениями выходного вала 2, станет возможным использовать не только во вращательных электроприводах, но и в электроприводах поступательного и качательного действия.If you dock the output shaft 2 with a type of motion converter, for example, a ball screw or a crank mechanism, then ensuring reliable fixation of the output shaft 2 in any intermediate position between the extreme positions of the output shaft 2 will be possible to use not only in rotary electric drives, but also in electric drives of translational and swinging action.

Таким образом, технический результат достигнут, выполнены поставленные задачи и создан новый электропривод с повышенным ресурсом, способный обеспечить надежную фиксацию (позиционирование) выходного вала в любом промежуточном положении между крайними положениями выходного вала, а так же повысить быстродействие за счет меньшей инерционности систем инвертор - обмотка в сравнении с электромагнитной фрикционной муфтой.Thus, the technical result was achieved, the tasks were completed and a new electric drive with an increased resource was created, capable of ensuring reliable fixation (positioning) of the output shaft in any intermediate position between the extreme positions of the output shaft, as well as increasing the speed due to the lower inertia of the inverter-winding systems compared to an electromagnetic friction clutch.

Прототип электропривода прошел успешные исследовательские испытания на АО "Электропривод", г. Киров.The prototype of the electric drive has passed successful research tests at Electroprivod JSC, Kirov.

Источники информацииSources of information

[1] Овечкин О.И., Миронов В.А. Разработка и производство исполнительных электромеханизмов - одно из ведущих направлений ОАО "Электропривод" // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2007. - №3 с. 5-10.[1] Ovechkin OI, Mironov V.A. Development and production of executive electromechanisms - one of the leading directions of JSC "Electroprivod" // Electronics and electrical equipment of transport. - 2007. - No. 3 p. 5-10.

Claims

1. An electric drive containing a planetary gearbox, travel signaling devices and a rotor of an electric motor with an electromagnetic friction clutch articulated with a planetary gearbox, characterized in that the rotor of the electric motor is equipped with permanent magnets, and the stator with an m-phase rotor winding is connected to a voltage inverter connected to the processor, inputs which are connected to the shaper of the rotor holding mode, to the rotor position sensor, track indicators and to the automatic control system.

2. An electric drive according to claim 1, characterized in that the track indicators are made on magnetically sensitive elements.