CC BY
39
Секция ««Электронная техника и технологии»
УДК 62.347
МАЛОГАБАРИТНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МОТОР-РЕДУКТОР
И. Я. Шестаков, В. И. Шестаков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: yakovlevish@mail.ru
Представлен мотор-редуктор в котором бесколлекторные двигатели расположены внутри цилиндрической зубчатой передачи. Такой мотор-редуктор может работать в режимах редуцирования, редуцирования с усилением крутящего момента, мультиплицирования и рекуперации при торможении. На основе предложенной конструкции мотор-редуктора показаны различные механизмы: двухпоточный и планетарный редукторы.
Ключевые слова: мотор-редуктор, бесколлекторный двигатель.
COMPACT MULTIFUNCTIONALLY GEARED MOTOR I. Y. Shestakov, V. I. Shestakov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: yakovlevish@mail.ru
In the study we present a gear motor with valve-turn inductor motors inside the spur gear. A gear motor of such a kind can work at gear reduction rate, gear reduction rate and torque rise, multiplication rate and recuperation rate at breaking. On the bases of the introduced gear motor construction a twin gear unit and a planetary reduction gear are introduced.
Keywords: gear motor, valve-turn inductor motor.
Редукторы широко применяются в различных отраслях машиностроения. Для уменьшения габаритов и массы применяют мотор-редукторы, представляющие агрегат, в котором объединены электродвигатель и редуктор [1]. Такие мотор-редукторы выполняют только одну функцию-редуцирование, имеют значительные габариты и массу. Поэтому на рынке появляются вентиль-но-индукторные двигатели с редукторами [2]. Бесколлекторные двигатели могут работать в режиме генератора, имеют небольшие габариты и массу, что позволяет создать мотор-редукторы с расширенной сферой применения.
Однако для развития современной техники нужны многофункциональные устройства малой массы и габаритов.
Установка вентильно-индукторных двигателей внутри зубчатых шестерни и колеса позволит уменьшить массу и габариты мотор-редуктора, расширить его функциональные возможности.
Мотор-редуктор (см. рисунок) включает: корпус 1, блок управления 2, зубчатые полые шестерня 3 и колесо 4, внутри которых на полых осях 5, 6, закреплённых на корпусе 1 установлены статоры 7, 8 с обмотками 9, 10, на внутренней поверхности шестерни 3 и колеса 4 расположены постоянные магниты 11, 12, на торцах шестерни 3 и колеса 4 закреплены дисковые ступицы 13, 14, которые за счёт пар подшипников 17, 18 вращаются относительно осей 5, 6. Каждая пара ступиц имеет один полый вал 15, 16, которые благодаря подшипникам 19, 20 совместно с шестерней 3 и колесом 4 вращаются относительно корпуса 1. Блок управления 2 с помощью проводов 21, 22 соединен с обмотками статора через отверстия в осях 5, 6.
В зависимости от варианта включения (подачи) управляющего сигнала на обмотки статора мотор-редуктор может работать в режимах редуцирования, редуцирования с усилением крутящего момента, мультиплицирования и рекуперации при торможении.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
Мотор-редуктор работает в режиме редуктора при условии, что вал 15 - быстроходный, а вал 16 - тихоходный. В режиме мультиплицирования - наоборот: вал 16 - быстроходный, а вал 15 - тихоходный
В режиме редуцирования мотор-редуктор работает следующим образом: при подаче напряжения от блока управления 2 на обмотку 9 статора 7 возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с постоянными магнитами 12 и создает вращающий электромагнитный момент, который приводит в движение шестерню 3. Под действием окружной силы происходит передача крутящего момента на колесо 4.
При подаче напряжения от блока управления 2 дополнительно на обмотку 10 статора 8 возникающее электродинамическое усилие приводит к увеличению крутящего момента на валу 16.
Установка мотор-генератора внутри зубчатых колеса и шестерни позволяет уменьшить габариты устройства, упростить конструкцию и расширить эксплуатационные возможности устройства используя мотор-редуктор как редуктор, мультипликатор или генератор электрической энергии.
Схема мотора-редуктора
Секция «Электронная техника и технологии»
На основе предложенной конструкции мотор-редуктора возможна разработка различных механизмов: двухпоточных редукторов (рис. 2), планетарных механизмов (рис. 3). Достоинства: снижение габаритов, расширение кинематических возможностей (получение на одном механизме нескольких передаточных чисел с плавным регулированием скоростей вращения и моментов), возможность рекуперации механической энергии.
В лабораторных условиях был изготовлен одноступенчатый цилиндрический мотор-редуктор с вентильно-индукторным двигателем. Расчёт зубчатой передачи производился по известным методикам. Определение геометрических параметров вентильно-индукторного двигателя производилось по методике изложенной в работе [3]. При одинаковой передаваемой мощности серийно выпускаемый мотор-редуктор с вентильно-индукторным двигателем имеет габариты в 1,5-2 раза больше изготовленного устройства.
Библиографические ссылки
1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. 3. М. : Машиностроение, 2001. С. 699-701.
2. Бесколлекторные двигатели [Электронный ресурс]. URL: http://www.stepmotor.ru/ production/cnc (дата обращения: 20.02.2017).
3. Нестеров Е. В. Определение базовых геометрических параметров вентильно-индуктор-ного двигателя обращённой конструкции // Электричество. 2006. № 5. С. 32-35.
© Шестаков И. Я., Шестаков В. И., 2017
