Волновые двигатели: Волновые электродвигатели

Волновые электродвигатели

Подробности

Категория: Электрические машины

• электродвигатель

В электроприводах общепромышленного и специального назначения для снижения частоты вращения привода нашли применение волновые передачи (волновые редукторы), обладающие рядом ценных свойств. Основное из них заключается в обеспечении значительного передаточного отношения (до 100 на одну ступень) при относительно малых собственных массе и габаритах. Волновые передачи к тому же отличаются высокой кинематической точностью отработки перемещений, надежностью и долговечностью в работе. Волновой двигатель сочетает в себе специфические свойства волновой передачи и электрической машины, что достигнуто их конструктивным объединением.

Электропривод с волновыми механическими передачами строится по обычной схеме: двигатель — волновая передача. Основным достоинством волнового двигателя является низкая частота вращения его выходного вала при значительном вращающем моменте, что позволяет непосредственно соединять его с производственным механизмом. Масса и габариты привода при этом оказываются меньше, чем у привода той же мощности, выполненного по обычной схеме двигатель — редуктор. Двигатель обладает и хорошим быстродействием. Время его пуска при питании от сети 50 Гц составляет сотые доли секунды, а при отключении напряжения ротор двигателя останавливается примерно за то же время практически без выбега. Двигатель имеет также низкий уровень вибраций, чем выгодно отличается от рассмотренных выше двигателей с катящимся ротором.
Рассмотрим принцип действия волнового двигателя, обратившись для этого к рис. 1. Главная особенность конструкции двигателя состоит в наличии гибкого цилиндрического ротора 1, который может деформироваться в радиальном направлении. На внешней поверхности ротора крепится гибкий зубчатый венец 2. На статоре двигателя 3, который по своей конструкции принципиально не отличается от статоров обычных двигателей переменного тока, крепится жесткий зубчатый венец 4. Гибкий венец ротора и жесткий венец статора образуют обычную волновую передачу.

Рис. 1. Принцип действия волнового двигателя. а — схема конструкции; б — распределение индукции и силы магнитного притяжения вдоль окружности статора; е —схема двигателя при работе.

Подключим обмотки статора двигателя к сети переменного тока. Тогда в зазоре между статором и ротором появится, как обычно, вращающееся магнитное поле. Предположим, что это магнитное поле имеет два полюса (число пар полюсов обмотки статора р = 1) и магнитная индукция поля В2 в зазоре двигателя распределяется по синусоидальному закону, показанному сплошной линией на рис. 1,6. Тогда на ферромагнитный ротор, как это мы уже установили, рассматривая двигатель с катящимся ротором, будет действовать сила магнитного притяжения FK-a, ось которой совпадает с положением максимума магнитной индукции. Значение этой силы пропорционально квадрату магнитной индукции, и график ее изобразится пунктирной кривой на рис. 1,6. В результате действия этой силы ротор деформируется (рис. 1,в) и его зубчатый венец входит в зацепление с зубчатым венцом статора в двух диаметрально противоположных точках окружности статора (в отличие от двигателя с катящимся ротором, где точка касания статора и ротора была одна). При вращении поля статора синхронно вращается и волна деформации ротора, в результате чего зубчатый ненец ротора обкатывает зубчатый ненец статора.

Рис. 2. Реактивный волновой двигатель с радиально-осевым магнитным штоком.

Обычно ненцы статора и ротора делают с различным числом зубцов Zc и Zp, поэтому при обкатывании ротор совершает еще и медленное вращение вокруг своей оси, которое аналогично медленному вращению ротора двигателя с катящимся ротором. Это вращение ротора вокруг своей оси и является главным выходным движением волнового двигателя, и частота пр определяется по формуле

(1)

Снижая разниму между количеством зубцов статорного и роторного венцов, получают весьма низкие частоты вращения выходного вала волнового двигателя.
По своим характеристикам рассмотренный волновой двигатель является синхронным реактивным двигателем. Действительно, ось деформации гибкого ротора вращается синхронно с осью магнитного поля и частота вращения вала двигателя постоянна и находится в фиксированном соотношении (1) с частотой вращения поля статора. Деформированный ротор при этом, как нетрудно заметить, занимает положение, при котором магнитное сопротивление магнитному потоку минимально. Поэтому при появлении рассогласования (несовпадении) оси поля статора и оси деформации ротора, которое наступает, например, при нагружении двигателя внешним моментом сопротивления, ротор двигателя начинает развивать синхронизирующий момент, как у обычного синхронного реактивного двигателя. Этот момент уравновешивает приложенный внешний момент нагрузки, и двигатель продолжает вращаться со скоростью пр при наличии некоторого пространственного углового сдвига между осями ротора и поля статора.

Волновые двигатели могут быть также и индукторными, повторяя обычные синхронные индукторные двигатели.
Заметим, что магнитное поле двигателя выполняет по существу роль электромагнитного генератора механических волн деформации, необходимого для работы обычной волновой передачи, причем в реактивном двигателе число волн деформации равно числу полюсов магнитного поля.

Рассмотрим некоторые практические конструкции волновых двигателей.
На рис. 2 показана упрощенная схема конструкции волнового двигателя реактивного типа с радиально-осевым замыканием магнитного потока.

Ротор 1 двигателя представляет собой гибкий тонкостенный металлический или пластмассовый стакан, укрепленный на валу 2 двигателя. На внешней поверхности ротора находится гибкий венец 3 волновой передачи. Вдоль внутренней поверхности ротора располагаются подвижные относительно друг друга ферромагнитные секторы 4, которые под действием силы магнитного притяжения могут перемещаться в радиальном направлении и деформировать гибкий ротор. К ротору они прижимаются центрирующими эластичными кольцами 5.
Магнитная система статора двигателя образована П-образными ферромагнитными сердечниками 6, на которых располагаются двух- или трехфазные обмотки переменного тока 7, создающие вращающееся магнитное поле. На статоре крепится неподвижный венец 8 волновой передачи.

Статор и ротор располагаются в корпусе 9 двигателя.
При подаче напряжения переменного тока на обмотки 7 двигателя сила магнитного притяжения действует на ферромагнитные секторы 4\ последние, притягиваясь к статору, деформируют ротор, который и приобретает форму, показанную на рис. 1 ,в.

На рис. 3 показана еще одна конструктивная схема волнового двигателя с радиальным замыканием магнитного потока.
Статор двигателя, размещенный в корпусе 1, имеет обычную для двигателей переменного тока конструкцию. Сердечник 2 статора набран из листов электротехнической стали, и в его пазы уложена двух- или трехфазная обмотка переменного тока 3, создающая вращающееся магнитное поле. На статоре крепится жесткий зубчатый венец 4 волновой передачи.

Гибкий ротор 5 имеет обычную для волнового двигателя конструкцию, и на его поверхности закреплен гибкий венец 6 волновой передачи.
Внутри ротора располагается упругое ферромагнитное кольцо 7, которое деформирует ротор под действием сил магнитного притяжения и одновременно является магнитопроводом. Кольцо 7 навивается из ленты ферромагнитного материала, например пермаллоя. Рассмотренная конструкция соответствует реактивному волновому двигателю.

По конструктивным схемам, приведенным на рис. 2 и 3, может быть выполнен и индукторный волновой двигатель, который имеет лучшие энергетические показатели работы и развивает больший момент, чем реактивный волновой двигатель. Для индукторного двигателя характерно наличие на сердечнике статора помимо обмотки переменного тока еще и обмотки постоянного тока, с помощью которой в двигателях создается неизменный по направлению магнитный поток. Суммируясь, магнитные потоки обмоток переменного тока с индукцией Вс и обмотки постоянного тока с индукцией В„ образуют результирующее магнитное поле с индукцией Въ, распределение которой вдоль воздушного зазора для числа пар полюсов р= 1 показано сплошной линией на рис. 4,а и для р—2 на рис. 4,6. На этих же рисунках пунктиром показан график силы магнитного притяжения FM.u. Из рис. 4 видно, что в отличие от реактивного волнового двигателя ротор индукторного двигателя имеет число волн деформации, равное числу пар полюсов р. Необходимо при этом отметить, что промежуточная волна силы магнитного притяжения недостаточна по амплитуде для осуществления зацепления.

Рис. 3. Волновой двигатель с радиальным магнитным потоком.

Для получения симметричной деформации ротора стремятся иметь p> 2 (рис. 4,6), что снижает уровень вибрации волнового двигателя.
Отметим в заключение, что широкое применение волновых двигателей ограничивается сложностью конструкции и технологии изготовления эластичного ротора. Нецелесообразным пока из-за сравнительно невысоких

Рис. 4. Распределение индукции и силы магнитного притяжения индукторного волнового двигателя. а — при р— 1; б—при р= 2.

энергетических показателей является выпуск волновых двигателей на средние и большие мощности.

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• org/ListItem»> Оборудование
• Эл. машины

Еще по теме:

• Испытания по определению электрических величин электрических машин
• Основные повреждения электродвигателей
• Двигатели типа ДАБ
• Методы сушки электрических машин
• Автоматизация испытаний электрических машин

Волновой двигатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Волновые двигатели имеют хорошие динамические характеристики. Время пуска микродвигателя с номинальной частотой / [ 50 Гц достигает 3 — 4 мс. Ротор имеет довольно малый момент инерции, вращается с низкой угловой скоростью, и быстродействие двигателя зависит в основном не от кинетической энергии вращения ротора, а от кинетической энергии перемещающихся в радиальном направлении масс деформирующегося ротора. Это значит, что время пуска определяется практически временем деформации ротора до зацепления венцов волновой передачи. При отключении, напряжения питания волна деформации исчезает так же быстро и ротор останавливается практически без выбега. В волновых двигателях при числе волн деформаций D 2 вращающиеся массы динамически уравновешены, что обеспечивает более низкий уровень вибрации, чем у двигателей с катящимся ротором.
 [1]

Новый волновой двигатель, Доклады АН СССР, Нов.
 [2]

В волновом двигателе гибкий ротор в силу особенности кинематической связи со статором ( зубчатое зацепление) не может вращаться со скоростью поля. Синхронно с полем перемещается вдоль расточки волна деформации гибкого ротора и происходит изменение проводимости рабочего зазора. Модуляция проводимости зазора обусловливает появление синхронного реактивного момента. Реактивный момент при врапХении поля стремится удержать ротор в таком положении, чтобы проводимость зазора на пути магнитного потока машины была максимальной.
 [3]

Электромашинная часть волнового двигателя создает вращающий момент и является электромагнитным генератором механических волн деформации для волновой передачи.
 [4]

Таким образом, реактивный волновой двигатель ( РВД) — двигатель без возбуждения и синхронный волновой двигатель ( СВД) — двигатель с возбуждением — являются электрическими машинами параметрического типа.
 [5]

По своим характеристикам рассмотренный волновой двигатель является синхронным реактивным двигателем. Действительно, ось деформации гибкого ротора вращается синхронно с осью магнитного поля и частота вращения вала двигателя постоянна и находится в фиксированном соотношении ( 9) с частотой вращения поля статора. Деформированный ротор при этом, как нетрудно заметить, занимает положение, при котором магнитное сопротивление магнитному потоку минимально. Поэтому при появлении рассогласования ( несовпадении) оси поля статора и оси деформации ротора 1 которое наступает, например, при нагружении двигателя внешним моментом сопротивления, ротор двигателя начинает развивать синхронизирующий момент, как у обычного синхронного реактивного двигателя. Этот: момент уравновешивает приложенный внешний момент нагрузки, и двигатель продолжает вращаться со скоростью Пр при наличии некоторого пространственного углового сдвига между осями ротора и поля статора.
 [6]

Отмеченное свойство выгодно отличает волновой двигатель от ДКР. Однако необходимость обеспечения эластичности ротора в сочетании с требуемой толщиной маг-нитопровода определяет существенные конструктивные и технологические трудности в реализации волновых двигателей с высокими энергетическими и весовыми показателями.
 [8]

Рассмотрим некоторые практические конструкции волновых двигателей.
 [9]

В зависимости от способа возбуждения волновые двигатели можно разделить на два типа: реактивные, у которых ротор намагничивается магнитным полем обмотки статора; с активным или возбужденным ротором с помощью обмотки постоянного тока, либо постоянным магнитом. В последнем случае обмотка постоянного тока выполняется в виде кольцеиой катушки, охватывающей ось вала и создающей униполярное аксиально-радиальное поле. Аналогичное поле создает также и постоянный магнит, выполняемый в виде полого цилиндра и намагничиваемый в аксиальном направлении.
 [10]

В отличие от ДКР ротор волнового двигателя сбалансирован, вследствие этого в машине отсутствуют вибрации. Однако необходимость иметь эластичный ротор вызывает значительные конструктивные и технологические трудности в реализации волновых электродвигателей с высокими энергетическими показателями. В данном случае число волн деформации U p и обмотка двухволнового двигателя должна быть четырехполюсной. Расчет момента волнового двигателя представляет собой довольно сложную задачу и в настоящей книге не рассматривается.
 [11]

В отличие от ДКР ротор волнового двигателя сбалансирован, вследствие этого в машине отсутствуют вибрации. Однако необходимость иметь эластичный ротор вызывает значительные конструктивные и технологические трудности в реализации волновых электродвигателей с высокими энергетическими показателями. В данном случае число волн деформации и р, и обмотка для получения двухволнового двигателя должна быть четырехполюсной. Расчет момента волнового двигателя представляет собой довольно сложную задачу и в настоящей книге не рассматривается.
 [12]

На рис. 42.5 изображена конструктивная схема синхронного волнового двигателя, состоящего из: шихтованного статора / с многофазной обмоткой, жесткого зубчатого колеса 2 волновой передачи, закрепленного по внутренней окружности статора, зубчатого венца 3 на поверхности гибкого магнито-провода ротора в виде тонкого пакета 4, навитого в несколько слоев из стальной ленты. Этот пакет с венцом зубьев закрепляется на тонкостенном стальном цилиндре с дном, насаженным на вал 5 двигателя. Ввиду гибкой конструкции ротор имеет возможность деформироваться в радиальном направлении под влиянием магнитных сил вращающегося поля в воздушном зазоре, создаваемого многофазной обмоткой статора.
 [13]

Распределение индукции и силы магнитного притяжения.  [14]

Отметим в заключение, что широкое применение волновых двигателей ограничивается сложностью конструкции и технологии изготовления эластичного ротора.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

О компании — Wave Engine Corp. управления для разработки авиационной силовой установки будущего. Основанная в районе метро Балтимор-Вашингтон, мы представляем собой целеустремленную группу ученых, инженеров, слесарей и бывших руководителей аэрокосмической и оборонной промышленности из списка Fortune 500, которая работает над тем, чтобы обеспечить следующий ренессанс в аэрокосмической отрасли.

Дааниш Макбул

Главный исполнительный директор

Д-р Макбул является генеральным директором Wave Engine Corp., руководя техническими и корпоративными усилиями с момента основания компании. Он обладает более чем десятилетним опытом разработки силовых и двигательных систем в Университете Мэриленда и Массачусетском технологическом институте. Доктор Макбул имеет докторскую степень. получил степень бакалавра аэрокосмической техники в Университете Мэриленда.

Эндрю Гелтман

Вице-президент по производству

Г-н Гелтман занимает должность вице-президента по эксплуатации Wave Engine Corp. и отвечает за административную, финансовую и юридическую деятельность. До своей нынешней должности г-н Гельтман был научным сотрудником по связям с государственными органами в Merck и Cubist Pharmaceuticals, отвечая за участие правительства, государственную политику и вопросы интеллектуальной собственности. Г-н Гелтман имеет степень доктора права юридического факультета Мэрилендского университета.

Bert VanDerHeiden

Главный операционный директор

Д-р VanDerHeiden является главным операционным директором Wave Engine Corp. Он обладает более чем тридцатилетним техническим и руководящим опытом в аэрокосмической и оборонной промышленности. Совсем недавно он был вице-президентом по военному и пусковому сегменту в Northrop Grumman, где он руководил портфелем стоимостью 600 миллионов долларов с 50 программами, включая программы F-35, F-22 и THAAD. Доктор ВандерХейден имеет докторскую степень. по физике из Университета Юты.

Уэйн Кеннард

Главный юрисконсульт

Г-н Кеннард является главным юрисконсультом корпорации Wave Engine, где он управляет юридическими вопросами компании и портфелем интеллектуальной собственности. До своей нынешней должности он был старшим партнером в WilmerHale, где специализировался на представлении интересов высокотехнологичных компаний по широкому кругу вопросов корпоративного права, интеллектуальной собственности и лицензирования. Г-н Кеннард имеет степень доктора права юридического факультета Университета Джорджа Вашингтона.

Гэри Замероски

Вице-президент по развитию бизнеса и директору по стратегии

Г-н Замероски является вице-президентом по развитию бизнеса и директором по стратегии в Wave Engine Corp., где он управляет бизнес-стратегией, связями с общественностью и партнерскими отношениями. Он занимал руководящие должности в GE Aviation, Textron, Airbus и совсем недавно в Honeywell Aerospace, где руководил стратегическим бизнес-подразделением стоимостью 6 млрд долларов США по стратегии, инновациям и маркетингу. Г-н Замероски является аэрокосмическим инженером, летчиком и имеет ученые степени Американского и Джорджтаунского университетов в Вашингтоне, округ Колумбия.

Дааниш Макбул

Генеральный директор Wave Engine Corp.

Доктор Макбул руководил техническими и корпоративными усилиями Wave Engine Corp. с момента основания компании. Он обладает более чем десятилетним опытом разработки силовых и двигательных систем в Университете Мэриленда и Массачусетском технологическом институте.

Эйлин О’Рурк

Финансовый директор Фонда Абелл (наблюдатель)

Г-жа О’Рурк является финансовым директором Фонда Абелл. Она управляет финансовыми операциями Фонда и влияет на инвестиционный портфель инновационных технологий. Она занимала руководящие должности в компаниях KPMG и Legg-Mason, Inc. и обладает более чем тридцатилетним опытом работы в сфере финансов и управления бизнесом.

Берт ВанДерХайден

Главный операционный директор Wave Engine Corp. и бывший вице-президент Northrop Grumman

Доктор ВанДерХайден обладает более чем тридцатилетним техническим и руководящим опытом в аэрокосмической и оборонной промышленности. Совсем недавно он был вице-президентом по военному и пусковому сегменту в Northrop Grumman, где он руководил портфелем стоимостью 600 миллионов долларов с 50 программами, включая программы F-35, F-22 и THAAD.

Патрик Дагган

Управляющий директор, Gula Tech Adventures

Полковник (справа) Патрик Дагган является управляющим директором Gula Tech Adventures, где он обладает более чем 25-летним опытом работы в коммерческом, государственном и оборонном секторах. Пэт — зеленый берет на пенсии, успешный руководитель в области технологий и бывший директор Совета национальной безопасности в Белом доме.

Гур Кимчи

Бывший вице-президент Amazon Prime Air

Г-н Кимчи стал соучредителем Prime Air, автономной платформы воздушной логистики Amazon, и руководил Amazon Prime Air, пройдя сертификацию FAA Part 135 Air-Carrier. Он также был одним из основателей Консультативного комитета FAA по дронам, занимал руководящие должности в Microsoft и VocalTec и был членом совета директоров Waze до ее приобретения Google.

Первый полномасштабный прототип двигателей разработан и испытан в Университете Мэриленда.

Усовершенствования в области разработки и тестирования с помощью специального испытательного стенда и поддержки со стороны корпорации по развитию технологий штата Мэриленд (TEDCO).

Корпорация Wave Engine собирает 1,45 миллиона долларов в рамках посевного раунда с участием Maryland Momentum Fund, Abell Foundation и Gula Tech Adventures.

Корпорация Wave Engine получает от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA) грант в размере 2,85 млн долларов на продолжение разработки двигателей для высокопроизводительных БПЛА.

Первый пилотируемый самолет с силовой установкой корпорации Wave Engine поднимается в воздух, что означает значительный скачок в технологической готовности.

Корпорация Wave Engine заключила контракт с ВВС США на начало разработки первого транспортного средства Wave Engine Corp., универсальной платформы воздушного базирования (VALP).

Ссылка для загрузки страницы Перейти к началу

Профиль компании Wave Engine: Оценка и инвесторы

Обзор волнового двигателя

• Основан

• 2016

• Статус

• Частный

• Сотрудники

• 7

• Тип последней сделки

• Семена

• Сумма последней сделки

• 3,89 млн долларов

• Инвесторы

• 11

Временная шкала Wave Engine

2019202020212022

Финансирование RoundCaptured Количество сотрудников Расчетный рост сотрудников

Хотите получить подробную информацию о компаниях 3M+?

То, что вы здесь видите, царапает поверхность

Запросить бесплатную пробную версию

Хотите покопаться в этом профиле?

Мы поможем вам найти то, что вам нужно

Узнать больше

Оценка и финансирование Wave Engine

Тип сделки	Дата	Сумма	Поднят до даты	Пост-Вал	Статус	Сцена
7. Семенной раунд	15 июня 2022 г.	3,89 млн долларов	00.000	000,00	Завершено	Получение дохода
6. Вторичная транзакция — частная	01 марта 2022		00.000		Завершено	Получение дохода
5. Грант	01 января 2021	000000	00.000		Завершено	Получение дохода
4. Грант	01 января 2020	00.000	00.000		Завершено	Получение дохода
3. Грант	01 января 2019	00000	00.000		Завершено	Получение дохода
2. Ранняя стадия VC	04 апреля 2018	1,45 млн долларов	1,45 млн долларов		Завершено	Получение дохода
1. Ранняя стадия VC	05 октября 2016 г.				Завершено	Запуск

Чтобы просмотреть полную историю оценки и финансирования Wave Engine, запросите доступ »

Столик крышки волнового двигателя

Наличие	Количество акций Разрешено	Номинальная стоимость	Ставка дивидендов (%)	Оригинал Цена выпуска	Ликвидация	Ликвидация Преф. Несколько	Цена конвертации	% принадлежит
Семена	0 000 000	00.000000		00.00	00.00	00	00.00	00.00
Семя-2	0 000 000	00.000000		00.00	00.00	00	00.00	00. 000
Семена-1	52 413	$0,000100		1,5 $	1,5 $	1x	1,5 $	0,71%

Чтобы просмотреть полную историю таблицы капиталовложений Wave Engine, запросите доступ »

Патенты волнового двигателя

• 22

  Всего документов
  Заявки и гранты

• 000

  Всего патентов
  Семьи

• 3

  Предоставленный

• 1

  В ожидании

• 000

  истекает
  в следующие 12 мес.

Недавняя патентная активность Wave Engine

Идентификатор публикации	Название патента	Статус	Дата первой подачи	Технология (КПК)	Цитаты
США-20200003158-А1	Повышение производительности импульсной камеры сгорания при скорости полета	Неактивен	28 июня 2018 г.	00000000
СА-3097592-А1	Способ и устройство для запуска и управления импульсными камерами сгорания с использованием селективной форсунки	В ожидании	17 апреля 2018 г.	00000000
EP-3781868-A1	Способ и устройство для запуска и управления импульсными камерами сгорания с использованием селективной форсунки	В ожидании	17 апреля 2018 г.	00000000
США-20200256260-А1	Способ и устройство для запуска и управления импульсными камерами сгорания с использованием селективной форсунки	В ожидании	17 апреля 2018 г.	00000000
США-20210108590-А1	Способ и устройство для запуска и управления импульсными камерами сгорания с использованием селективной форсунки	В ожидании	17 апреля 2018 г.	Ф23Р7/00

Чтобы просмотреть полную историю патентов Wave Engine, запросите доступ »

Группа руководителей Wave Engine (4)

Вы просматриваете 3 из 4 членов исполнительной команды. Получить полный список »

Члены правления Wave Engine (6)

Вы просматриваете 5 из 6 членов правления.