ЭЛЕКТРОПРИВОД
ELECTRIC MOTOR DRIVE

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в составе электроприводов систем автоматики изделий авиационной и космической техники.
Известен электропривод, содержащий корпус, установленный в цилиндрической расточке корпуса моментный электродвигатель с кольцевым ротором, связанным с исполнительным механизмом, и закрывающий моментный электродвигатель и цилиндрическую расточку кожух [1]. Недостатком этого электропривода является его негерметичное исполнение, что ограничивает область применения привода в открытом космосе, а также для непосредственного привода гидроагрегатов из-за возможности утечки жидкости при аварии гидроагрегата через привод.
Этого недостатка лишен электропривод, содержащий корпус, установленный в цилиндрической расточке корпуса моментный электродвигатель с кольцевым ротором, связанным с исполнительным механизмом, закрывающий цилиндрическую расточку герметизирующий кожух, герметичный электрический соединитель, к контактам которого подсоединены провода статора моментного электродвигателя, а также осесимметричный кронштейн, установленный своим фланцем на фланце статора моментного электродвигателя и присоединенный к корпусу винтами, стягивающими фланец осесимметричного кронштейна с корпусом, выбранный в качестве прототипа [2]. Фланец статора моментного электродвигателя размещен между фланцем осесимметричного кронштейна и дном цилиндрической расточки.
2
Недостатком такого электропривода является его низкая технологичность, вызванная необходимостью выполнения значительного числа крепежных отверстий для крепления герметизирующего кожуха, что, в свою очередь, вызвано значительными радиальными габаритами моментного электродвигателя. Так, например, наружный диаметр фланца моментного электродвигателя ДБМ-120 равен 160 мм, поэтому площадь герметизирующего кожуха, воспринимающая осевое усилие от давления среды в уплотненной полости корпуса, составляет не менее 201 кв. см. В случае, если электропривод используется в составе гидроагрегата, как, например, в [3], крепление герметизирующего кожуха должно выдерживать усилие от давления рабочей среды в корпусе, составляющее величину от 3 до 5 кг/см, которое, таким образом будет составлять от 603 до 1005 кг, что требует значительного числа крепежных отверстий герметизирующего кожуха, так как корпуса агрегатов космической техники выполняются из легких алюминиевых сплавов, обладающих относительно невысокими прочностными характеристиками.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности электропривода за счет снижения числа крепежных отверстий герметизирующего кожуха.
Этот результат достигается за счет того, что в известном электроприводе, содержащем корпус, установленный в цилиндрической расточке корпуса моментный электродвигатель с кольцевым ротором, связанным с исполнительным механизмом, закрывающий цилиндрическую расточку герметизирующий кожух, герметичный электрический соединитель, к контактам которого подсоединены провода статора моментного электродвигателя, а также осесимметричный кронштейн, установленный своим фланцем на фланце статора моментного электродвигателя и присоединенный к корпусу винтами, стягивающими фланец осесимметричного кронштейна с корпусом, при этом фланец статора моментного электродвигателя размещен между фланцем осесимметричного кронштейна и дном цилиндрической расточки, согласно изобретению, герметизирующий кожух установлен соосно осесимметричному кронштейну, снабженному с противоположной фланцу стороны диском, на диске выполнено отверстие, в котором установлен герметичный электрический соединитель, а в герметизирующем кожухе выполнено центральное отверстие под диск осесимметричного кронштейна, при этом между цилиндрической поверхностью диска и центральным отверстием размещено радиальное уплотнение.
На чертеже приведен пример конкретного исполнения электропривода, продольный разрез.
Электропривод содержит корпус 1, установленный в цилиндрической расточке 2 корпуса моментный электродвигатель 3 со статором 4 и кольцевым ротором 5. Последний связан с исполнительным механизмом - в данном примере валом 6 - через передающие момент штифты 7. Вал 6 установлен в корпусе 1 на подшипниках 8. В корпусе также установлен закрывающий цилиндрическую расточку 2 герметизирующий кожух 9, крепящийся к корпусу 1 винтами 10. На фланце 11 статора 4 моментного электродвигателя 3 установлен своим фланцем 12 осесимметричный кронштейн 13, присоединенный к корпусу 1 винтами 14, стягивающими фланец 12 осесимметричного кронштейна 13 с корпусом 1, при этом фланец 11 статора 4 моментного электродвигателя 3 размещен между фланцем 12 осесимметричного кронштейна 13 и дном цилиндрической расточки 2. Герметизирующий кожух 9 установлен соосно осесимметричному кронштейну 13. Осесимметричный кронштейн 13 снабжен с противоположной фланцу 12 стороны диском 15 с наружной цилиндрической поверхностью 16, на диске 15 выполнено отверстие 17, в котором установлен герметичный электрический соединитель 18, к контактам 19 которого подсоединены провода 20 статора 4 моментного электродвигателя 3. В герметизирующем кожухе 9 выполнено центральное отверстие 21 под диск 15 осесимметричного кронштейна 13, при этом между цилиндрической поверхностью 16 диска 15 и центральным отверстием 21 размещено радиальное уплотнение 22. Соединитель 18 загерметизирован уплотнением 23, а кожух 9 - уплотнением 24. Корпус 1 с торца, противоположного герметизирующему кожуху, закрыт крышкой 25. Для облегчения в стенке кронштейна 13 выполнены фрезеровки 26.
1
2
1
2
1
1
Электропривод работает следующим образом: при подаче питающего напряжения на статор 4 моментного электродвигателя 3 вращается его ротор 5 и соответственно исполнительный механизм - в данном примере вал 6. При этом давление среды во внутренней полости электропривода вызывает осевые силы, действующие на диск 15 (осевая сила F уравновешивается усилиями растяжения винтов 14) и на герметизирующий кожух 9 (осевая сила F уравновешивается усилиями растяжения винтов 10). В прототипе, при условии равенства диаметров расточки 2 вся осевая сила, равная по величине сумме сил F и F, воспринималась винтами крепления герметизирующего кожуха, что приводило к необходимости установки большого количества этих винтов. В то же время винты, крепящие статор электродвигателя к корпусу, были очень мало нагружены. В заявленном техническом решении за счет перераспределения части осевой силы - силы F на винты 14 - позволяет снизить на эту величину усилие, воспринимаемое винтами 10, и соответственно дает возможность снизить их количество. В формуле изобретения не указано конкретное соотношение диаметров герметизирующего кожуха и цилиндрической поверхности диска, поскольку диаметр и количество винтов 14 однозначно определяются исполнением покупного изделия - моментного электродвигателя, а уровень их нагружения определяется инженерным расчетом, исходя из возможного давления среды внутри электропривода и площадью, ограниченной цилиндрической поверхностью 16. Но при любом соотношении размеров диска и герметизирующего кожуха усилие, действующее на герметизирующий кожух, будет меньше, чем в прототипе, на величину F. Признак «герметизирующий кожух установлен соосно осесимметричному кронштейну» необходим для обеспечения равной степени нагружения винтов 10. Установка же именно радиального уплотнения между герметизирующим кожухом и цилиндрической поверхностью диска кронштейна позволяет устранить взаимовлияние деформаций кожуха и кронштейна на степень нагружения винтов 10 и 14. При деформациях кожуха и кронштейна, неизбежных при изменениях давления среды внутри корпуса и подчиняющихся разным зависимостям вследствие разной конструкции, применение радиального уплотнения позволяет осуществлять малые взаимные перемещения кожуха и кронштейна без потери герметичности и без перераспределения усилий между винтами 10 и 14.
Указанные преимущества - повышение технологичности электропривода за счет снижения числа крепежных отверстий герметизирующего кожуха - позволяет рекомендовать заявленное техническое решение к использованию в электроприводах изделий космической техники.
Литература:
1. Патент Российской федерации N 2011065, кл. F16H 1/28, 1994 г.
2. Патент Российской федерации N 2094677, кл. F16H 1/48, 1997 г. (прототип).
3. Патент Российской федерации N 2342582, кл. F16K 11/085, 2010 г.