ПЛАНЕТАРНЫЙ ПРИВОД

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в составе изделий ракетно-космической техники, а именно в системах развертывания антенн и солнечных батарей и в других областях техники.
Известен планетарный привод, содержащий корпус, установленные в нем электродвигатель и планетарную передачу, водило которой жестко связано с выходным валом, а также датчики положения, входящие в зацепление с зубчатым колесом, установленным на выходном вал. Зубчатое колесо размещено на водиле, а датчики положения размещены со стороны привалочной плоскости противоположно электродвигателю (1).
При применении приводов в изделиях ракетно-космической техники предусматриваются дублирующие узлы, обеспечивающие функциональную надежность изделий. При этом к редуктору вместе с двигателем предъявляется требование - не создавать перегрузки для дублирующей системы.
Момент сопротивления со стороны выходного вала планетарного привода оценивается следующим образом:
М=Мпр + К*Мдв, где
Мпр - момент сопротивления самого планетарного редуктора со стороны выходного вала,
К - коэффициент редукции планетарного редуктора,
Мдв - момент сопротивления двигателя.
Очевидно, что при значительных коэффициентах редукции - момент сопротивления двигателя имеет определяющее значение.
Планетарный редуктор отличается высоким КПД как в прямом, так и в обратном направлении. Момент сопротивления, создаваемый электродвигателем, определяется типом двигателя и его конструкцией.
Недостатком известного привода является недостаточная функциональная надежность, обусловленная тем, что двигатель в нем выполнен моментным, имеющим пазовый статор из магнитного материала, поэтому в случае отказа в цепях питания, он вместе с редуктором может создать значительную нагрузку для дублирующей системы за счет высокого момента сопротивления электродвигателя.
Полезная модель направлена на повышение функциональной надежности привода.
Для решения указанной задачи в планетарном приводе, содержащем корпус, установленные в нем электродвигатель, снабженный датчиками положения ротора, и планетарную передачу, водило которой связано с выходным валом, снабженным датчиком положения, входящим в зацепление с зубчатым колесом, установленным на водиле и размещенным от водила со стороны, противоположной электродвигателю, статор выполнен в виде двух соосных немагнитных колец, между которыми радиально расположены пластины из немагнитного материала, имеющие Т-образный профиль и образующие пазы для обмоток, при этом на наружной поверхности статора размещено кольцо из магнитного материала.
Наличие в конструкции статора кольца из магнитного материала и размещение обмоток двигателя в пазы, образованные пластинами из немагнитного материала с большим удельным сопротивлением, позволило увеличить воздушный немагнитный зазор, существенно снизить момент сопротивления на валу электродвигателя и в результате повысить функциональную надежность привода.
Изготовленный и испытанный электродвигатель имеет параметры:
Номинальный момент - 1300 Гсм,
Момент сопротивления - 13 Гсм,
Таким образом, соотношение момента сопротивления и номинального момента равно 0,01.
Для сравнения - бесконтактные двигатели с пазовым статором фирмы «Maxon» имеют соотношение не менее 0,1.
Шаговые двигатели серии FL42STH25, работающие в режиме дробления шага, имеют соотношение не менее 0,1.
На фиг.1 показан планетарный привод, общий вид в осевом разрезе; на фиг.2 - конструкция статора в разрезе.
Планетарный привод содержит корпус 1 и установленный в нем электродвигатель со статором 2 и ротором 3. Электродвигатель выполнен в виде бесконтактного двигателя постоянного тока. Статор выполнен в виде двух тонких немагнитных колец, расположенных соосно (см. фиг.2). Между кольцами радиально расположены пластины из немагнитного материала с большим удельным сопротивлением, имеющие Т-образный профиль и образующие пазы для обмоток. На наружной поверхности статора размещено кольцо из магнитного материала. Ротор 3 установлен на ступице 4, к которой жестко крепится центральное колесо 5 планетарной передачи. На корпусе выполнена втулка 6, охватывающая ступицу 4, при этом ступица 4 установлена на втулке 6 при помощи подшипников 7. С корпусом 1 связано также неподвижное зубчатое колесо 8 и на подшипниках 9 установлен выходной вал 10. На валу 10 выполнено водило 11 с тремя сателлитами 12. Колеса 5 и 8 вместе с водилом 11 и сателлитами 12 образуют планетарную передачу. На корпусе 1 также установлен датчик 13 положения выходного вала 10, связанный с ним при помощи зубчатой передачи между шестерней 14 датчика и зубчатым колесом 15, выполненным на выходном валу 10. Двигатель снабжен датчиками 16 положения ротора, преимущественно датчиками Холла. Корпус снабжен крепежными шпильками 17 (показана только одна шпилька), установленными на посадочной плоскости А.
Планетарный привод работает следующим образом. При подаче электропитания по сигналам с датчика положения ротора 16 на статор 2 бесконтактного электродвигателя постоянного тока его ротор 3 начинает вращаться относительно продольной оси привода на подшипниках 7, установленных на втулке 6. При этом приходит во вращение ступица 4, к которой прикреплен ротор 3 электродвигателя. Центральное колесо 5, выполненное на ступице 4, приводит в движение сателлиты 12 и посредством их взаимодействия с неподвижным зубчатым колесом 8 заставляет вращаться водило 11 и выходной вал 10. Выходной вал также приводит в движение шестерню 14 датчика 13, связанную с колесом 15 через зубчатую передачу. Датчик 13 выдает в систему управления (не показано) сигналы о положении вала 10.
Предлагаемый привод выгодно отличается от прототипа, так как позволяет при использовании его, например, в системах развертывания штанг антенн и солнечных батарей, где используются дублирующие узлы, обеспечить их надежное функционирование без нарушения работоспособности.
Источники информации:
1. Патент РФ №2011065, кл. Р16Н 1/28, 1991 г. - прототип.