Планетарный магнитный привод

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Громыко Петр Николаевич Лустенков Михаил Евгеньевич Доконов Леонид Геннадьевич Кривоногова Екатерина Геннадьевна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Планетарный магнитный привод, содержащий корпус, внутри которого установлены сателлит и ведомое звено, установленное на корпусе устройство для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля и выходной вал, связанный с сателлитом, отличающийся тем, что на внутренней поверхности корпуса выполнен зубчатый венец, а на наружной поверхности сателлита выполнены зубья, имеющие возможность входить в контактное взаимодействие с зубьями зубчатого венца корпуса, причем сателлит составляет с корпусом посредством сферического подшипника сферическую пару, а с ведомым звеном - цилиндрическую пару вращения, при этом на конце ведомого звена жестко закреплен диск, выполненный из магнитного материала, взаимодействующий с магнитным полем, создаваемым устройством для создания вращающего магнитного поля, а связь сателлита с выходным валом осуществлена посредством угловой муфты,расположенной в точке пересечения оси выходного вала и оси симметрии сателлита. 16059 1 2012.06.30 2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что включает дополнительные зубчатые венцы, выполненные на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности сателлита,имеющие возможность взаимодействовать между собой, расположенные симметрично соответствующим зубчатым венцам корпуса и сателлита относительно осей, проходящих через точку пересечения выходного вала и сателлита. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве передачи вращения в приводах различных машин, например, в приводных сервисных устройствах мобильной техники, приводах бытовой техники, станков и технологическом оборудовании, а также для передачи вращения внутрь закрытого объема. Известен планетарный механизм для передачи вращения в закрытый объем, содержащий неподвижное колесо-стакан из немагнитного материала, цилиндрический роликсателлит (барабан), обкатывающий внутреннюю поверхность стакана (корпуса), электромагнитное водило в виде катушки с внешним приводом 1. Недостатками такого устройства являются неравномерность вращения барабана (ролика) и большой расход электроэнергии для электромагнита водила при горизонтальной оси вращения, что обусловлено воздействием на барабан (ролик) силы тяжести, которая при вертикальной оси вращения нейтрализуется опорными подшипниками. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому планетарному магнитному приводу является планетарный магнитный привод, состоящий из корпуса, внутри которого расположен с возможностью взаимодействия с его контактирующей поверхностью сателлит, связанный с выходным валом посредством механизма, компенсирующего процессию сателлита, а также содержащий устройство для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля 2. В указанном планетарном магнитном приводе вращательное движение сателлита, возникающее вследствие его взаимодействия с поверхностью корпуса, тормозится магнитным полем, которое создает усилие прижатия для осуществления указанного выше взаимодействия. Указанное торможение возникает из-за разности скорости вращения сателлита, обусловленной закономерностями трансформации вращения планетарных механизмов, и скорости вращения магнитного поля. Наличие торможения приводит к снижению нагрузочной способности планетарного магнитного привода и низкому значению его КПД. Наличие дополнительных магнитов в приводе-прототипе для компенсации силы тяжести сателлита при вертикальной работе планетарного магнитного привода, а также сложность механизма снятия вращения с совершающего плоскопараллельное движение сателлита усложняет конструкцию планетарного магнитного привода. Низкая нагрузочная способность привода-прототипа также обусловлена использованием для трансформации вращения фрикционного зацепления. Задачей настоящего изобретения является повышение нагрузочной способности и КПД, а также упрощение конструкции планетарного магнитного привода. Указанная задача достигается тем, что в планетарном магнитном приводе, содержащем корпус, внутри которого установлены сателлит и ведомое звено, установленное на корпусе устройство для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля и выходной вал, связанный с сателлитом, согласно изобретению, на внутренней поверхности корпуса выполнен зубчатый венец, а на наружной поверхности сателлита выполнены зубья, имеющие возможность входить в контактное взаимодействие с зубьями зубчатого венца корпуса, причем сателлит составляет с корпусом посредством сферического подшипника сферическую пару, а с ведомым звеном - цилиндрическую пару вращения, при этом на конце ведомого звена жестко закреплен диск, выполненный из магнитного материала, взаимодействующий с магнитным полем, создаваемым устройством для создания 2 16059 1 2012.06.30 вращающего магнитного поля, а связь сателлита с выходным валом осуществлена посредством угловой муфты, расположенной в точке пересечения оси выходного вала и оси симметрии сателлита. Допустимо, что планетарный магнитный привод, согласно изобретению, включает дополнительные зубчатые венцы, выполненные на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности сателлита, имеющие возможность взаимодействовать между собой,расположенные симметрично соответствующим зубчатым венцам корпуса и сателлита относительно осей, проходящих через точку пересечения выходного вала и сателлита. На фиг. 1 показана условная структурная схема предлагаемого планетарного магнитного привода. На фиг. 2 - вид А при условии создания вращающего магнитного поля механическим путем. На фиг. 3 - тот же вид А, однако в случае создания вращающего магнитного поля на основе использования электрических магнитов, расположенных в круговом порядке. На фиг. 4 - структурный вариант планетарного магнитного привода с выполненными на корпусе и сателлите дополнительных взаимодействующих между собой внутреннего и наружного зубчатого венцов. Планетарный магнитный привод (фиг. 1) содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого имеется зубчатый венец, который может быть выполнен в виде внутренних монолитных зубьев или представлять собой ролики 2, равномерно расположенные в круговом порядке на внутренней поверхности корпуса 1, как это показано на фиг. 1, сателлит 3, имеющий на наружной поверхности зубья. Сателлит 3 составляет с корпусом 1 посредством сферического подшипника 4 сферическую пару. Одновременно сателлит 3 посредством подшипников 5 составляет вращательную пару с ведомым звеном 6, на конце которого жестко закреплен диск 7, выполненный из магнитного материала. На корпусе 1 размещено устройство 8 для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля (фиг. 2) или расположенные в круговом порядке электромагниты (фиг. 3). В точке пересечения оси сателлита 3 и оси выходного вала 10 расположена угловая муфта 9, позволяющая передать вращение от сателлита 3 на выходной вал 10. На сателлите 3 расположен противовес 11, позволяющий осуществить статическое уравновешивание системы. Устройство 8 для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля может быть выполнено в виде постоянного магнита 8 (фиг. 2), приводящего в круговое вращение механическим путем, или в виде жестко закрепленных на корпусе в виде кругового массива с возможностью последовательного подключения электромагнитов 12(фиг. 3). Допустимо также, что в конструкции предлагаемого планетарного магнитного привода (фиг. 4) корпус 1 и сателлит 3 дополнительно имели взаимодействующие между собой соответственно внутренний и наружный зубчатые венцы, расположенные симметрично уже имеющимся зубчатым венцам корпуса и сателлита относительно осей, проходящих через точку пересечения выходного вала 10 и сателлита 3. Планетарный магнитный привод работает следующим образом. Вращающееся магнитное поле, создаваемое или с помощью постоянного магнита 8, приводящего во вращение механическим путем (фиг. 2), или создаваемое путем последовательного подключения электромагнитов 14 (фиг. 3) взаимодействует с магнитным диском 7, приводя последний вместе с ведомым звеном 6 в колебательное движение относительно точки пересечения осей сателлита 3 и выходного вала 10. Указанное колебательное движение передается на сателлит 3 посредством подшипников 5, размещенных на ведомом звене 6. Благодаря указанному колебательному движению и взаимодействию внутренних зубьев зубчатого венца корпуса 1 и наружных зубьев сателлита 3 сателлит 3 получает вращательное движение с коэффициентом редуцирования, значения которого определяются законами планетарного движения. Вращательное движение с сателлита 3, совершающего сферическое движение,передается на выходной вал 10 посредством угловой муфты 9. Статическое уравновеши 3 16059 1 2012.06.30 вание частей, совершающих колебательное движение, осуществляется с помощью противовеса 11. С целью повышения нагрузочной способности в планетарной магнитной передаче на корпусе 1 и сателлите 3 могут дополнительно выполнены взаимодействующие между собой соответственно внутренний и наружный зубчатые венцы 13 и 14 (фиг. 4), расположенные симметрично уже имеющимся зубчатым венцам корпуса и сателлита относительно осей, проходящих через точку пересечения выходного вала и сателлита. В предлагаемом планетарном магнитном приводе вращательное движение сателлита 3 не тормозится магнитным потоком, как это имеет место в прототипе. Это возможно потому, что контактирующая поверхность сателлита 3 совершает контактное взаимодействие с фрикционной конусной поверхностью корпуса вне действия магнитного потока. Магнитный поток воздействует только на магнитный диск 7, заставляя его, а также ведомое звено 6 с сателлитом 3 совершать колебательное движение относительно точки пересечения осей сателлита 3 и выходного вала 10. При этом вращательное движение диска 7 с ведомым звеном 6, возникающее вследствие воздействия вращающего магнитного поля, благодаря наличию подшипников 5 не передается на сателлит 3. Поэтому в предлагаемом планетарном магнитном приводе отсутствует магнитное торможение. Это позволяет повысить нагрузочную способность привода и КПД по сравнению с прототипом. В предлагаемом планетарном магнитном приводе сферическое движение сателлита 3 позволяет легко без применения дополнительных магнитов, как это предложено в приводе-прототипе, уравновесить движущиеся звенья привода, а также упростить механизм передачи вращения с сателлита на выходной вал на основе применения угловой муфты. При этом замена фрикционного контактного взаимодействия, осуществляемого в приводе-прототипе, на зубчатое контактное взаимодействие в предлагаемом приводе позволит повысить нагрузочную способность предлагаемого привода. Источники информации 1. А.с. СССР 243031. 2. Патент РФ 2020704. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5