Планетарный магнитный привод

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Громыко Петр Николаевич Галюжин Даниил Сергеевич Гончаров Павел Станиславович Бутолин Евгений Владимирович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Планетарный магнитный привод, содержащий корпус, внутри которого установлен сателлит и ведомое звено, установленное на корпусе устройство для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля и выходной вал, отличающийся тем, что включает центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями, связанное с выходным валом, на наружной поверхности сателлита выполнены два зубчатых венца, зубья одного из которых имеют возможность взаимодействовать с внутренними зубьями зубчатого венца,выполненного на корпусе, а зубья другого зубчатого венца сателлита имеют возможность контактировать с внутренними зубьями зубчатого венца центрального колеса, причем сателлит составляет с корпусом посредством сферического подшипника сферическую пару,а с ведомым звеном - цилиндрическую пару вращения, при этом на конце ведомого звена закреплен диск, выполненный из магнитного материала, взаимодействующий с магнитным полем, создаваемым устройством для создания вращающего магнитного поля. 15825 1 2012.04.30 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. Недостатком такого устройства является 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, 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 прижатие для осуществления указанного выше взаимодействия. Указанное торможение возникает из-за разности скорости вращения сателлита, обусловленной закономерностями трансформации вращения планетарных механизмов, и скоростью вращения магнитного поля. Наличие торможения приводит к снижению нагрузочной способности планетарного магнитного привода и низкому значению его КПД. Кроме этого, наличие дополнительных магнитов для компенсации силы тяжести сателлита при вертикальной работе планетарного магнитного привода, а также сложность механизма снятия вращения с совершающего плоскопараллельное движение сателлита усложняют 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 цель достигается тем, что в планетарном магнитном приводе, содержащем корпус, внутри которого установлен сателлит и ведомое звено, установленное на корпусе устройство для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля и выходной вал, согласно изобретению, центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями, связанное с выходным валом, на наружной поверхности сателлита выполнены два зубчатых венца, зубья одного из которых имеют возможность взаимодействовать с внутренними зубьями зубчатого венца, выполненного на корпусе, а зубья другого зубчатого венца сателлита имеют возможность контактировать с внутренними зубьями зубчатого венца центрального колеса, причем сателлит составляет с корпусом посредством сферического подшипника сферическую пару, а с ведомым звеном - цилиндрическую пару вращения,при этом на конце ведомого звена закреплен диск, выполненный из магнитного материала, взаимодействующий с магнитным полем, создаваемым устройством для создания вращающегося магнитного поля. В предлагаемом планетарном магнитном приводе с целью устранения магнитного торможения сателлита, сателлит посредством подшипников качения связан с ведомым звеном и составляет с ним вращательную пару. Причем на конце ведомого звена жестко закреплен диск, выполненный из магнитного материала. Это позволяет независимо друг от друга совершать вращательные движения сателлиту, согласно закону планетарного движения, и ведомому звену с диском из магнитного материала в соответствии со скоро 2 15825 1 2012.04.30 стью вращения магнитного поля. Разделение вращений позволяет избежать торможения сателлита магнитным полем. Изготовление контактирующей поверхности корпуса в виде зубчатого венца, выполненного на его внутренней цилиндрической поверхности, а также контактирующих с указанным зубчатым венцом зубьев на наружной поверхности сателлита позволит значительно повысить нагрузочную способность привода. Использование зубчатого зацепления в прилагаемом приводе по сравнению с приводом-прототипом, применяемом в зацеплении, фрикционное взаимодействие контактирующих поверхностей способствует уменьшению усилия прижатия между контактирующими поверхностями, что повышает значение КПД привода. Переход в предлагаемой конструкции привода к сферическому движению сателлита от плоскопараллельного движения сателлита, осуществляемого в приводе-прототипе, позволяет легко статически уравновесить колеблющиеся части привода, а также упростить конструкцию механизма, компенсирующего процессию сателлита, путем применения угловой муфты. На фиг. 1 показана условная структурная схема предлагаемого планетарного магнитного привода. На фиг. 2 - видпри условии создания вращающего магнитного поля механическим путем. На фиг. 3 - тот же вид , однако в случае создания вращающего магнитного поля на основе использования электрических магнитов, расположенных в круговом порядке. 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, как это показано на фиг. 1, сателлит 3, имеющий на наружной поверхности два зубчатых венца 4 и 5. Сателлит 3 составляет с корпусом 1 посредством сферического подшипника 6 сферическую пару. Одновременно сателлит 3 посредством подшипников 7 составляет вращательную пару с ведомым звеном 8, на конце которого жестко закреплен диск 9, выполненный из магнитного материала. Предлагаемый привод имеет центральное колесо 10, на внутренней цилиндрической поверхности которого имеется зубчатый венец 11, который может быть также выполнен в виде внутренних монолитных зубьев или представлять собой ролики, как это показано на фиг. 1. Центральное колесо 10 с зубчатым венцом 11 жестко связано с ведомым валом 12. На сателлите 3 расположен противовес 13, позволяющий осуществить статическое уравновешивание колеблющихся частей привода. Устройство для создания вращающегося концентрично корпусу магнитного поля может быть выполнено в виде постоянного магнита 14 (фиг. 2), приводящегося в круговое вращение механическим путем, или в виде жестко закрепленных на корпусе в виде кругового массива с возможностью последовательного подключения электромагнитов 15(фиг. 3). Планетарный магнитный привод работает следующим образом. Вращающееся магнитное поле, создаваемое или с помощью постоянного магнита 14, приводящегося во вращение механическим путем (фиг. 2), или создаваемое путем последовательного подключения электромагнитов 15 (фиг. 3), взаимодействует с магнитным диском 9, приводя последний вместе с ведомым звеном 8 в колебательное движение относительно точки пересечения осей сателлита 3 и выходного вала 12. Указанное колебательное движение передается на сателлит 3 посредством подшипников 7, размещенных на ведомом звене 8. Благодаря колебательному движению и взаимодействию зубьев зубчатого венца 4 сателлита 3 с внутренними зубьями корпуса 1, сателлит 3 получает вращательное движение с коэффициентом редуцирования, значения которого определяются законами планетарного движения. Зубчатый венец сателлита 5 взаимодействует с внутренними зубьями зубчатого венца 11 центрального колеса 10, приводя его во вращательное движение. Далее вращение от центрального колеса 10 передается на жестко соединенный с ним выходной вал 12. 3 15825 1 2012.04.30 В предлагаемом планетарном магнитном приводе вращательное движения сателлита 3 не тормозится магнитным потоком, как это имеет место в прототипе. Это возможно потому, что зубчатый венец 4 сателлита 3 совершает контактное взаимодействие с зубьями зубчатого венца 2 корпуса 1 вне действия магнитного потока. Магнитный поток воздействует только на магнитный диск 9, заставляя его, а также ведомое звено 8 с сателлитом 3 совершать колебательное движение относительно точки пересечения осей сателлита 3 и выходного вала 12. При этом вращательное движение диска 9 с ведомым звеном 8, возникающее вследствие воздействия вращающего магнитного поля, благодаря наличию подшипников 7, 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 благодаря сферическому движению сателлита 3 легко без применения дополнительных магнитов, как это предложено в приводе-прототипе, возможно уравновешивание движущихся звеньев привода на основе установки на сателлит 3 противовеса 13. При этом также упростится механизм передачи вращения с сателлита на выходной вал 12 на основе использования контактного взаимодействия зубчатого венца 5 сателлита 3 и внутренних зубьев 11 центрального колеса 10. При этом замена фрикционного контактного взаимодействия 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