Разработка и исследование орбитальных электромеханических систем

Литвиненко, Александр Михайлович

Электромеханика и электрические аппараты

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Разработка и исследование орбитальных электромеханических систем

доктора технических наук: Литвиненко, Александр Михайлович
город: Воронеж
год: 2000
специальность ВАК РФ: 05.09.01

Диссертация по электротехнике на тему «Разработка и исследование орбитальных электромеханических систем»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование орбитальных электромеханических систем"

На правах рукописи

РГК од

2 Ц шлп гооо

Литвиненко Александр Михайлович

Разработка и исследование орбитальных электромеханических систем

Специальность 05.09.01-Электромеханика

автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москиа-2000

Работа выполнена в Воронежском Государственном техническом университете

Официальные оппоненты: 1 Доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие: НИИ механотроники. г Воронеж.

Защита состоится « 19 » мая 2000г. в 15_час. в ауд. М-611 на заседании диссертационного совета Д.053.16.05, при Московском энергетическом институте (Техническом университете).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250,Москва, Е-250, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый Совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Автореферат разослан «!■;.. » апреля 2000 г.

И.П. Копылов

2. Доктор технических наук, профессор

О.Д. Гольдберг

3. Доктор технических наук профессор

Ф.А. Мамедов

МЭИ

Ученый секретарь диссертационного совета Д. 053 16.05

кандидат технических наук, доцент

Е. М. Соколова

О 663^0

Актуальность проблемы.

Орбитальной электромеханической системой (ОЭС) будем называть многофункциональный многороторный многокоординатный электромеханический преобразователь, имеющий общую магнитную систему, преимущественно цилиндрического типа и ряд роторов, оси которых разнесены по образующим замкнутой цилиндрической поверхности (орбите), при этом роторы имеют возможность совершать как минимум дна движения: вращение вокруг собственной оси и орбитальное перемещение но круговой траектории относительно общего центра.

Появление ОЭС является следствием одной из тенденций развития современной электромеханики, а именно, повышенному интересу к многоэлементным, многофункциональным электромеханическим системам и к многокоординатному электроприводу на их основе.

Одной из реализаций этой тенденции являются так называемые многороторные машины. Следует заметить, что существуют две существенно различные разновидности многороторных машин. Первая и наиболее распространенная разновидность - это машины с двумя концентрично расположенными роторами Внешний полый нсма1 шпный ротор является рабочим, а внутренний вращает вентилятор, который обдувает рабочий ротор и статор, способствует улучшению теплоотдачи, особенно в пусковых режимах, когда частота вращения недостаточна для удовлетворительной работы вентилятора, если бы он был укреплен на валу основного ротора. Такие исполнительные двигатели для систем автоматики описаны в работах и М.Лопухиной, Ю.С.Чечета, В Н.Лукина, М.Ф.Романова и Э.ЛТолкачева Вторая разновидность многороторных машин - это машины с орбитальным расположением роторов. Пазой одной из реализаций данного направления являются многороторнме электромеханические системы, имеющие общую (внешнюю) магнитную систему (ВМС) Изучение таких устройств до последнего времени практически не велось, поскольку оставалась неизвестной область их широкого практического использования и вообще технико-экономическая целесообразность.

Тем не менее, известны, в основном на уровне изобретений, некоторые разработки в данном направлении. Это касается привода разного рода многопадьпых механизмов в текстильном и трикотажном производствах, сельскохозяйственном машиностроении и привода часовых механизмов.

Общей оценкой подобных устройств, приводимой в технической литературе, являются их низкие коэффициенты мощности и использования веса из-за наличия увеличенных воздушных зазоров в магнитной цепи. Рассматривая многороторные орбитальные машины, невозможно не упо-

мянуть двигатели с катящимся ротором и гибким ротором. Развитию теории и внедрения в производство двигателей с катящимся ротором и двигателей с гибким ротором (волновых) во многом способствовали работы Л.И.Москиитина, А.И.Бсртииова, В.П.Мания, С.П.Ллсксееня-Мохона и В.В.Варлея.

Практически, если для любой многороторной машины рассмотреть случай использования только одного ротора с фрикционной передачей и с увеличенным диаметром этого ротора, на который воздействуют силы одностороннего магнитного притяжения, то в результате такого преобразования получим двигатель с катящимся ротором. В работах И.П.Копылова при рассмотрении электромеханических преобразователей с различными модификациями роторов, рассмотрены электромеханические системы с несколькими роторами в расточке статора. Указывается, что при математическом описании таких систем следует учитывать совместное влияние роторов друг на друга и связь с полем статора. Также отмечается, что практические применения миогоротормых электромеханических преобразователей пока неизвестны, но их возможности следует изучать.

Таким образом, основная проблема, связанная с многороторными машинами, состоит в том, что возможная значительная экономия материальных ресурсов, связанная с широким использованием апробированных узлов (статоров, роторов) серийных машин, не может быть реализована из-за отсутствия научно - технических основ построения многороторных систем и общей концепции применения данных электромеханических систем, их областей широкого внедрения и четко очерченных технико-экономических преимуществ.

Между тем, бурное развитие промышленной робототехники, совершенствование исполнительных двигателей, сделало возможным и целесообразным расширение применения орбитальных электромеханических систем - многороторных электромеханических преобразователей с ВМС. Особенно эффективно их использование в промышленных роботах, работающих в цилиндрической системе координат. При этом достигается улучшение массо-габаритных показателей, уменьшение момента инерции подвижной части манипулятора промышленного робота (ПР), увеличение грузоподъемности и быстродействия, повышение производительности за счет выноса ВМС на неподвижное основание.

При этом простая перекомпоновка штатного электропривода в орбитальный может привести и к неоднозначным последствиям, проявляющимся, например, в эффекте "переноса массы" с движущегося основания на неподвижное.

Чтобы максимально уменьшить подобные негативные последствия, а также максимально учесть особенности миогорежимного функционирования роторов, особенности их теплофизического состояния в кольцевом канале ВМС, необходимо тщательно проатшичировать основные физические процессы в данных системах для того, чтобы синтезировать основные зависимости и соотношения для последующею оптимальною проектирования. Следует отметить также, что многорежимное функционирование роторов, например, в двухскоростном приводе, а именно, с собственным вращением роторов (пониженная скорость) и с вращением "составного" ротора (повышенная скорость) не исследовалось до настоящего времени.

Таким образом, необходимо отметить

- актуальность проблемы разработки концепции применения, анализа и синтеза ОЭС;

- сложность проблемы, вызванную наличием многих взаимосвязанных и взаимно противоречивых факторов, влияющих на конструкливные параметры ОЭС;

- отсутствие в технической литературе данных по теоретическому обобщению всего круга вопросов, связанных с проектированием ОЭС.

Все что свидетельствует о важности изучения и разработки инженерных методов расчета ОЭС с учетом особенностей их функционирования с рабочим механизмом.

Итак, в литературе и практической инженерной деятельности остался невыясненным вопрос о разработке всеобъемлющей концепции использования ОЭС с разработкой теории и с последующим выходом на инженерные методы синтеза.

Цель и задачи работы.

Целью данной работы является разработка, научное обоснование и исследование комплекса оригинальных технических решений, связанных с использованием орбитальных электромеханических систем, внедрение которых вносит значительный вклад и ускорение научно-зехнического прогресса.

Н рамках достижения данной цели можно сформулирован, следующие конкретные задачи исследования:

I Произвести анализ особенностей орбитальных систем с учетом увеличения числа регулируемых координат и независимых параметров, обратив особое внимание па характер изменения линейной нагрузки и индукции в зазоре для различных исполнении роторов и ИМС.

2. Разработать структуры и принципы построения конструктивных схем орбитальных систем при использовании имеющихся манипуляторов и роботов, а также для многоскоростных машин и орбитальных роторных вентиляторов.

3. Разработать основные положения учета специфики магнитных цепей.

4. Проанализировать основные механические режимы работы орбитальных систем.

5. Предложить основные положения специфического теплового расчета с учетом двойного (собственного и орбитального) движения роторов, а также возможности интенсификации теплообмена.

6. Привести основные технико-экономические сравнения показателей приводов на основе двигателей обычного исполнения с одной стороны, и орбитальных электромеханических систем, с другой.

7. Обобщить полученные результаты.

На защиту выносится:

1. Материалы по оптимальному выбору основных геометрических соотношений орбитальных электромеханических систем - числа роторов и радиуса орбиты с установлением соответствующих критериев и определяющих электромеханических соотношений.

2. Инженерный метод синтеза орбитальных систем промышленных роботов, манипуляторы которых работают в цилиндрической и ангулярной (угловой) системах координат с учетом влияния данного исполнения на динамические параметры системы.

3. Инженерный метод синтеза двухскоростных орбитальных систем с построением математической модели, разработкой основных этапов электромагнитного, механического и теплового расчетов и рекомендациями по выбору конкретных конструктивных схем.

4. Методы оценки эффективности влияния орбитальных роторных вентиляторов на тепловые параметры двигателей с учетом аэродинамических соотношений, в квазистационарном тепловом режиме.

Основные методы научных исследований.

При исследовании орбитальных электромеханических систем роботов использовались как методы линейного математического программирования (симплекс-метод), так и нелинейного программирования. При рассмотрении особенностей электромагнитного поля в орбитальных системах использовались методы отображающих функций, конформных преобразований, интегральных уравнений и разделения переменных. Для исследова-

пия тепловых процессов применен метод записи дифференциальных уравнений теплового баланса.

Научная новизна.

1. Проведен анализ влияния орбитального исполнения привода манипуляторов промышленных роботов в различных конструктивных модификациях на основные геометрические, электромагнитные и динамические параметры.

2. Сформулированы научно-обоснованные математические модели, позволяющие оценить возможное изменение выходных параметров системы в зависимости от исполнения орбитальной электромеханической системы.

3. Изучены тепловые процессы в роторах с двумя степенями свободы и их влияние на тепловые параметры установки в целом.

4. Обоснованы методы синтеза рассматриваемых систем.

Практическая ценность.

1. Экспериментально подтверждены полученные теоретические результаты, определяющие основные рабочие характеристики, позволяющие выполнить расчеты по выбору параметров орбитальных систем

2. Разработаны оптимальные структуры с орбитальным расположением роторов, обеспечивающие заданные массо-габаритные показатели и расширенные функциональные возможности.

3. Разработаны методы проведения тепловых испытаний с целыо определения эффективности использования орбитальных систем.

4. Проведены оценки целесообразности использования конкретных конструктивных вариантов орбитальных электромеханических систем.

Реализация результатов работы.

Внедрение в промышленность орбитальных конструктивных схем на базе апробированных и надежных серийных узлов способствует дальнейшему совершенствованию электромеханических систем. По разработанной методике спроектирован и изготовлен опытный образен электромеханического манипулятора грузоподъемностью 2П с орбитальным приводом, являющийся электромеханическим аналогом известного серийно выпускаемого пневматического робота МП-9С. Робот испытан в листоштамповочном производстве АОГ "Электросигнал", г.Воронеж. Также разработан проект модификации электромеханического робота ТУР-10 грузоподъемностью 100Н. Спроектирован, изготовлен и испытан образец орбитального двух-скоростного двухроторного привода для стиральной машины на базе статора двигателя АПР 16ХЛЧ с пусковой обмоткой и в варианте с конденсаторным пуском для ТОО ПИК "ЭлектроЭИВО", г Воронеж Разработаны и испытаны орбитальные роторные вентиляторы для асинхронных двигате-

лей с высотами оси вращения 71-112 мм и мощностью до 7,5 кВт, которые нашли применение на АООТЖБИ №1, №2 г. Воронеж.

Апробация.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на :

1. XVI (ноябрь, 1979) Всесоюзном совещании «Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники», Москва, Институт проблем управления;

2.Семинаре «Производственные роботы в технологии приборостроения», Москва, ВЗМИ, декабрь 1978;

3. Республиканской конференции «Промышленные роботы и робототех-нические комплексы», Киев, КПИ, 1980,

4. 111 (Воронеж, 1984), IV (Киев, 1987), V (Геленджик, 1990) Всесоюзных совещаниях по робототехническим системам, проводимых АН СССР.

5. X Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода, Воронеж, 15-17 сентября 1987г.

6. Па ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов Воронежского Государственного технического университета.

Публикации. По материалам работы опубликована одна монография, 17 статей и тезисов докладов, получено 52 авторских свидетельства и 3 патента.

Объем и структура. Работа состоит из введения, пяти глав, заключ-ния, приложений и списка литературы. Общий объем составляет 346 страниц основного текста, 96 стр. рисунков, 5 таблиц, 11 отдельно оформленных приложений, список литературы включает 145 наименований.

Во введении показана актуальность темы диссертации, проведена постановка задачи исследования, сформулированы основные положения, которые выносятся на защиту.

Первая глава посвящена теоретическим основам расчета орбитальных электромеханических систем (ОЭС). В первом параграфе приведен обзор публикаций и рассмотрены известные из технической литературы математические модели ОЭС.

Анализ основных особенностей данных систем начинается с изучения механических процессов, среди которых можно выделить три основных типа:

1 .Разделительный режим. Каждый ротор соединен с собственным рабочим механизмом.

2.Параллельный / многодвигательный I режим. Все роторы включены параллельно и работают на общую, нагрузку через многовходовый механизм

Данное соединение целесообразно рассматривать в виде эквивалентного двигателя.

3.Совместный режим.Механическими средствами /тормозами/ роторы фиксируются относительно выходного вала и вращаются вместе с ним, образуя единую конструкцию.

Основные конструкции ОЭС показаны на рис.1-цилиндрическое симметричное исполнение приводов робота, изображенного на рис.4; на рис.2-дисковое исполнение двухскоростной машины, показанной на рис.5; и на рис.З-несиммет-ричное исполнение, характерное для орбитальных роторных вентиляторов-рис.6.

Как видно из рис. 1-6, во всех случаях может осуществляться как собственное вращение роторов, так и орбитальное, относительно центральной оси.

Таким образом, данная электромеханическая система является многомерной.Ее математическое описание будем рассматривать в переменных состояния:

x(t)* A(t)-x(t) +• B(t) u(t) ; y(t)-C(t)x(t) + D(t)u(t)

Здесь A(t) - матрица объекта размерностыо(п,п), B(t) - матрица управления или входа размерностью (n,m), C(t) - матрица выхода размерностью (1,п) и матрица коипенсации D(t) размерностью (1,гп), где m - число входов, 1 - число выходов, п -размерность вектора состояния x(t); u(t),y(t) - соответственно векторы входа и выхода.

Особенностью орбитальных систем является то, что наряду с наличием традиционных входов /роторов/, имеет место условие механического включения тормозов, в зависимости от которого, существенно меняются координаты выходного вектора.

Таким образом, наряду с многомерностью, имеет место изменение структуры системы, например, переход от параллельного к совместному режиму.

Наиболее простым описанием подобных систем является субматричная форма, при которой каждый элемент сложной матрицы является трехмерной матрицей-столбцом, элементы которой в свою очередь, относятся к раздельному, параллельному или совместному режимам.

Например, для одиомассового /по отношению к выходному валу/ неупругого привода IIP постоянного тока, сложная матрица имеет вид:

со

- R -С

17 "Г

£ о }

- о

-I

О — J

и м„

Здесь элементы являются векторами - столбцами :

V 05 Р1 '1'рэ ' V

¡пр (1) в шпр и» ипр Ме- и„р

шсв и« "ев

и т.д.

а индексы "рз","пр'\"св" относятся к вышеупомянутым режимам.

Основываясь на этих соображениях, можно составить соответственно три матричных уравнения на основе уравнений обобщенного электромеханического преобразователя.

При этом для раздельного режима выделяются обмелки "единичного" ротора, и соответствующего участка ВМС, для параллельного режима определяются параметры эквивалентного двигателя, а для совместного режима должна рассматриваться совокупность обмоток неподвижных составляющих роторов при условии вращения составного ротора. Существенное, особенно при переходе к совместному режиму, изменение конфигурации обмоток, приводит к изменению взаимных и полных индуктивностей.

Далее, рассматриваются математические модели(на примере цилиндрического ротора), в которых различными способами учитываются эксцентричность, неравномерность воздушного зазора и влияние этого параметра на поля в машине. Такие вопросы рассматривались, например, Д. Уайтом и Г. Вудсоном (введение радиальной магнитной проницаемости), Е. А. Брынским^Я. Б. Данилевичем и В. И. Яковлевым на основе гармонического анализа, Г. Бухгольцсм при использовании функции Грина и теоремы Вилла для вычисления комплексного потенциала при конформном отображении эксцентрического кольца на концентрическое, И. П. Копыловым при косинусоидальном зазоре. Данные модели не учитывают следующие особенности ОЭС:

- большую, чем у обычных машин, разность между тангенциальной На и радиальной Н,. составляющими поля;

- большее влияние на отдельный ротор ОЭС прилегающих к нему участков статора;

-экранирующее действие соседних роторов и межроторное влияние.

На основе модели Г. Бухгольца проанализировало влияние изменения коэффициента взаимоиндукции от числа роторов ОЭС (п=2,3,4,6), а также построены графики, позволяющие определить максимальную взаимоиндукцию при данных относительных радиусах.

Параграф 1.2 посвящен ОЭС цилиндрического типа, в том числе симметричной -рис.1 и несимметричной - рис.3 .Рассмотрены ряд известных (В. Коппенфельс) отображений областей межроторного пространства на верхнюю полуплоскость, в том числе в виде гипергеомстрического ряда. Для несимметричной ОЭС

Рис 3 Несимметричная ОЭС

Рис. 4 Промышленный робот с ОЭС с цилиндрическими якорями: I-якоря, 2 - магнитная система, 3 - поворотное основание.

Рис. 5 Двухскоростная ОЭС с дисковыми якорями: 1 - внешний статор, 2 - внутренний статор, 3 - электромагнитный тормоз.

Рис. 6 Несимметричная ОЭС - орбитальный роторный вентилятор: 1 - винт-ось, 2 - ротор основного двигателя, 3 - лопатки ОРВ.

рассмотрены внутрироторные связи, составлена эквивалентная схема.

Рассмотрены конформные отображения межроторной области на полуполосу - с помощью обратной функции, и на прямоугольник - с помощью функции <о=1п«г-1)/(г-И)).

В пределах дуги <р сателлита радиуса г получено выражение для приведенной концентрической дуги 0:

О « агссоя

1,1 +■ г )-соя ф - 2 т

1 + 2тсо5ф +■ г ^

чгго позволяет оценить увеличение габаритов цилиндрической 0')С по сравнению с концентрическими классическими магнитными системами.

Также рассмотрены различные дробно-линейные отображения, в частности, вводя обозначения^ - радиус внешнего круга(статора), Я^-радиус орбиты. 6 -минимальный зазор, имеем для радиусов Кг и ГЬ концентрических окружностей

К1 К2-г2- | Кб + 6

•|Н-г - 2 1 г + Я" Г

где

К4-г4- 2^-2- ^орб б2 •(Я^г)2+<|Яорб+б|)4

2-|Кор6 + *|

Решая уравнение Лапласа на плоскости:

(2)

(3)

2 а2 и он а2и х г —^ + г ~ + —■>"

дт ьх йф"*

для окружностей :

(х - R)2 + y2-RI,x2 + y2-R2 ;К,-.Я2 и граничных условий:

=1Ь;

-и.

О^рсаг^ЯЖо) для интересующего нас случая: ¡Я0- К, И, ,<Я2 ,

имеем оценку 11| изменения граничного условия , проявляющуюся из увеличения воздушного зазора:

„1 2 ди ф I С1 V)

и,---агс18 с(& —;---(4)

п 2{ \ - V)

о 2 .О 2

1ко; +1к1) я , я-г

где V«-—:——-- ,приэтомг,»— ;г2" 1 ;г3«- .

Я0 + 2 К| г г

Анализ (4) показывает, что при изменении числа роторов от 2 до 24, т.е. при изменении ф от 0.63 до 0.1,у от 0.47 до 0.85, при Ли =1 ,и> находится в пределах от0.54 до0.68,-рис.7.

Ото доказывает, что увеличение интенсивности поля возможно при уменьшении разности радиусов Я и г.

Методом Фурье (с использованием метода разделения переменных Ю.Я Иосседя), определен потенциал в интересующей нас области. Потенциал найден в виде:

где Хп -собственные числа, 2

(N„1 - квадрат нормы собственных функций,

А„ (а) ,ВП (Р) - некоторые функции, вид которых зависит от выбора системы координат.

пя |а - а])

В частности, А^ (а )»8Ш

(6)

где а! и а 2 -поверхности, соответствующие И и г, на которых заданы условия Дирихле.

Таким образом, используя ((1),(2),(4),(5),(6)), можно оценить изменение размеров цилиндрических электромеханических систем по сравнению с ОЭС.

В параграфе 1.3 рассмотрены ОЭС с дисковым якорем (рис.3), особенностью которых является штатная величина воздушного зазора и дискретность магнитной системы как в орбитальном, так и, возможно, в радиальном направлении, что связано с многополюсной конструкцией двигателей с дисковым якорем.

Из анализа трехзвенника(К,г,Ч/,^) составлена функция Лагранжа Ь: Ь-Ду'фД»¡г-ХДу'фдДу , (7)

где Дц/ - параметр квадратичной формы ф,

Рис. 7 Изменение граничных условий и ( при: а) (¡>=гУ4; б)<Р=я/4; п)(р~л/6; г) <р=тг/10.

X - множитель Лагранжа,

фо - неотрицательно определенная матрица нормированных коэффициентов, отражающая наличие орбитального кольца.

Согласно формуле Рэлея найдены собственные числа, позволяющие решить дифференциальное уравнение:

сЦ/ ' ^

где Ду^- вектор экстремальных ошибок, минимизируемый далее, равный разности площадей полюсных зон ротора и магнитной системы ОЭС.

Показано, что конфигурация, которая минимизирует максимальную ошибку, должна удовлетворять уравнению:

где С- функция, пропорциональная квадрату ошибки. Одним из решений будет:

= +а2)2 + 2ЯГ(11(С12 +£И)созу,

откуда можно получить один параметр, например при заданных других и условии соар=»1.

Также рассмотрен статистический подход к выбору точностного критерия качества на основе задания матрицы корреляции:

(Ю)

Определена плотность р(Дх) распределения Дх с учетом постоянства ее на элипсоидах (рабочем пространстве):

при этом вероятность р нахождения в этом пространстве:

Р = 1- к/2 ' Л*"'"2*' (П)

где к - размерность Дх , Г - гамма-функция. Решением является случай:

ц/ -г2 (\Т\

2|х|Я * '

для которого:

м{ Дх }2 ]=Н2|(1 - у>2 о^ +

Аналогичные результаты получены и при использовании критерия заметаемой площади

Ii .г к . .

t,k=l H

где I« - длина звена,

q,, q, - обобщенные координаты,

bkj=<Bk •Bk'IkJ'i-j-k = I.....

Bk=Bk(q) - матрица перехода от системы координат ротора к инерпилльной переносной системе координат.

Основные результаты исследования ОЭС с дисковыми якорями показаны на рис. 8-10. Для восьмиполюсной системы определены четыре существенных интервала изменения у, при этом возможна минимизация числа секторных делений при орбитальной и радиальной дискретизациях.

В параграфе 1.4 рассмотрено использование дополнительных маг-нитонроводов (ДМ) для улучшения технических характеристик 0')С. Приведены различные конструктивные варианты, которые, особенно для ОЭС цилиндрического типа, отличаются большим конструктивным разнообразием. Кроме того, различают активные и пассивные (безоблоточ-ные) ДМ. приведены результаты оценочных экспериментов по определению зависимости между взаимоиндуктивностью и характерным размером ДМ, а также результаты по определению оптимальной толщины набора из условий максимальной взаимоиндукции и минимальной стоимости.

Для расчета магнитных нроводимостей воздушных зазоров в первом приближении использован метод Ротсрса, а затем введено в рассмотрение поле произвольного тока, охватывающего прямоугольный зубец с тонкими выступами, согласно работам A.B. Иванова-Смоленского произведено конформное преобразование на верхнюю полуплоскость с помощью уравнения Шварца-Кристоффеля.

Активные ДМ для различной секционное™ и кривизны исследовались путем численного моделирования полей на ЭВМ с помощью программы q-ficld. По сравнению с базовой и исходной моделью с увеличением числа секций наблюдается увеличение интенсивности поля, причем большее для ДМ, торцевая поверхность которого образована радиусами, выходящими из центра орбиты.

Далее приведены критерии выбора главных размеров ОЭС и предварительное сравнение массо-габаритных показателей, которое уточняется в следующих главах.

Сопоставление произведено с помощью использования постоянной Арнольда.

При этом, если для цилиндрического якоря будет наблюдаться лишь уменьшение индукции и полюсного перекрытия из-за уменьшения длины теоретической дуги, то при использовании дискового якоря в ОЭС целесооб-

0.75 \

0.5

0.25

В$мвШ. / // ^¿нутр 1

■ // 2 /У' Ябнутр 2 1

Рис. 8 К определению полезной площади секторного полюсного наконечника ОЭС.

0.75 • 0.5

0.25-

У & Внеш. 2

И —— Б'6'ней/.<? сС

град

Рис. 9 К нахождения неиспользуемой площади наконечника ОЭС.

8 6

О бщтр {

N ш.2

Рис. 10 К определению количества секторных делений.

разно ввести геометрический коэффициент к г, оценивающий уменьшение длины акгивной части:

кг^- (14)

'Я

где 0„=Вф+25ф; Оф - диаметр фланца, 6ф - радиальный зазор.

Тогда известное выражение для объема торцевой машины приобретает

вид:

°сР1а "ок.кЛВ*!!, (15)

Для параллельного режима ОЭС строится парабола располагаемой приемистости в пусковом режиме, которая есть частный случай момент-энергетической характеристики:

п (^ЬМ^, Пга (Мп /2)

где Пт =Мр /(2.1дВ)-максимальная приемистость, которая подлежит выбору.

Рассматривая мощность на валу как мультипликативный критерий в функциях Миш, определяем оптимальное число роторов п,:

рт.

Т,Т21п^'-

"г = Т ' , (17)

11 —12

где Т], Тг - показатели экспонент изменения момента инерции, пропорциональной производительности и суммарной массы, пропорциональной стоимости, т и - коэффициенты, соответствующие одному ротору.

Данные зависимости проанализированы для роторов серии ДПМ габаритов 35, 30, 25, 20 и ДПР габаритов 72, 62, 52, 42, 32 и 22 при условиях: со=1с1ет, М,=1с1ет, которые характерны для привода выдвижения руки электромеханического робота грузоподъемностью 0.2 кг, при этом несколько роторов располагаются в общем канале ОЕС.

Вторая итерация по выбору пг характерна тем, что в качестве возрастающего параметра выбирается не т^, а Вг, что следует из (1), (2) и (4).

При этом значения фактора нагрева Aj достаточно низки из-за высоких значений линейной скорости и:

кичР Ча

где J - плотность тока,

р - удельное сопротивление,

т]„ - частичный КПД, 1„=Р2/(Р::+-Рк), Рг - полезная мощность, Рм - потери в меди,

кяч - коэффициент лобовой части, к„ч=(1м+1„.,)/1м, 1„ - активная длина, 1,,, -длина лобовой части.

Доказывается целесообразность некоторого увеличения ] из-за вентиляционного эффекта, вызванного наличием в составном роторе осевых и радиальных каналов, определены основные соотношения, характерные для канала ОЭС - характеристика давления, коэффициент производительности.

Вторая глава посвящена ОЭС промышленных роботов (ПР), в частности в первом параграфе второй главы проанализировано влияние геометрических соотношений и конструктивных факторов на такие технические показатели ОЭС ПР, как масса подвижной части ПР, ее момент инерции, обоснован перенос магнитных потоков с подвижных, т.е. закрепленных на поворотном основании на внешние магнитные системы ОЭС, установленные неподвижно.

С использованием критерия минимума массы подвижных частей рассмотрена структура магнитной системы ОЭС и в рамках задачи нелинейного программирования с помощью процедуры симплекс-метода с использованием искусственного базиса определены такие значения длин участков цепи, которые обеспечивают оптимизацию ОЭС. Для ПР ТУР-10 (4 двигателя ДПУ) применение ОЭС дает снижение массы подвижной массы ПР на 18 кг. (рис. 8)

Теоретические основы применения ОЭС в робототехнике рассмотрены во втором параграфе второй главы.

В качестве основного значимого фактора рассматривается приемистость П^:

(18)

где и - число звеньев ПР,

^к - компоненты матрицы, описывающие кинематические и инерционные характеристики ПР.

М„ М;, Мк. - моменты, приложенные к соответствующим звеньям. Даны рекомендации по уменьшению момента инерции манипуляторов ПР для трех основных случаев исполнения ОЭС: -якоря классического типа (ДПМ), -полые якори (ДПР),

-с полым якорем и кольцеобразным замыкателем потока, установленного вместо внутреннего магнита, при этом возбуждение осуществляется только внешне установленными катушками ОЭС.

я/3 {[II- Х2>т у]2 +(К-Х2)з1п2м/(К-Х|-Х2)+[(К-Х1-Х2) х х51пч/]2}Х1+71;[(К-Х1-Х2)Хтур]2Х2+71[01-Х1-Х2)ипч/]2Хз+-+Я[(К-Х1-Х2)зт\)/]2Х4 < ;

пи + тг+ шз+ Ш4 < Шзад; С1 + С2 + С3 + С4 < Сзад;

Рис. 11 Модель сегментной части магнитопровода двухкоординатной ОЭС, имеющей четыре участка на неподвижном основании. Основные уравнения ограничений по заданным: объему Умд, массе Шзад, стоимости Сад, плотности тока ^оп, и м. д. с. (Тю)лоп., сформулированные в рамках постановки задачи нелинейного программирования

Если первые два варианта фактически рассмотрены в параграфе 2.1, то третий вариант проанализирован более подробно.

Для задачи о диаметрально намагниченном кольце методом Фурье-Бернуляи записаны три уравнения для магнитного потенциала <рт: для внутренней области: q>'m =(cir + (c2/r))cosa, для области тела кольца: <р"т = (сзг + (c4/r))cosa, для внутренней области: =(c5r + (сб/г))с°м<

и найдено решение уравнения Лапласа:

при определенных из граничных условий постоянных:

ct =с3 +(4/R2);c2 =0;c3 = H0R2;c4 = (m-l)/((m + 1)R*R 2Н0);

C5 =[(c3R2+(C4/R2))-(C6/R-2)]/R2;=6=HO(R^+(H-I)/(H + 1)R^R2-R2''

окончательно (при ц=°о):

pm*H0[R2-2R2-(R2-d)2];

(19)

где Ri и Rj - соответственно внутренний и наружный радиусы,

Н0 - напряженность поля диаметрально намагниченного кольцевого замыкателя.

Определена также магнитная проводимость с учетом расстояний от центра зазора до центров ОЭС и якоря.

Из сопоставления трех указанных вариантов следует, что третий вариант имеет самый малый момент инерции (4795 гмм2 против 9240 гмм у якоря типа ДПМ), но и самую большую массу обмотки возбуждения, приходящуюся на якорный сектор ОЭС (0.677 кг против 0.52 кг), однако масса якоря с замыкателем составляет всего 55.6 г против 244.8, что однозначно говорит в пользу данного варианта.

Также уделено внимание модульным ОЭС, преимущественно асинхронным, используемым, например, в транспортных степенях подвижности Г1Р.

При этом традиционные уравнения напряжений для статорной и корот-козамкнутых обмоток и уравнения баланса МДС остаются в традиционном виде. При этом имеет место увеличение значений намагничивающегося токаи уменьшения значения индуктивного сопротивления.

Проведена оценка изменения магнитного напряжения зазора (для цилиндрических машин) на основе аналога ки коэффициента Картера, когда орбитально расположенные роторы эквивалентируются в качестве зубцов составного ротора, при этом

аналог Вр ширина шлица: Вр = (nD0p6 - Ог )/п,

аналог шага 1р: (р = ^05/11,

где - диаметр блока роторов, тогда аналое к«:

Р.*р-Рг/* пп

к52 + 05<1 + 5.Л

Приведены механические характеристики ОЭС рассмотренного типа, в частности, на базе статора СД-09М и двух алюминиевых полых роторов диаметром 9 мм, и на базе статора Г-502А и восьми роторов РД-09, при этом последний вариант ОЭС развивает тог же момент, что и четыре двигателя РД-09, но имеет лучшие габаритные показатели, т.е. увеличение воздушного зазора компенсируется увеличением числа роторов.

В третьей главе рассмотрены двухскоростные ОЭС на базе асинхронных машин.

ОЭС является частным случаем широкого класса электромеханических устройств с внешними магнитными системами /ВМС/. Приводы с ВМС относятся к таким устройствам, оси якорей /роторов/ которых перемещаются в пространстве. Траектория перемещений может быть линейной, дуговой или замкнутой круговой - ОЭС. Следует заметить, что как планетарные, так и волновые редукторы также имеют подвижные элементы, оси которых перемещаются по замкнутой круговой траектории /орбите/. В первом случае это сателлиты, во втором - роликовые генераторы волн. Основная идея универсальной ОЭС состоит в том, чтобы сателлиты или ролики генератора волн выполнить конструктивно как одно целое с роторами асинхронного коротко-замкнутого двигателя, причем роторы помещены в кольцевой зазор, образованный обычным статором асинхронного двигателя и внутренним статором, выполненным по типу фазового ротора. Аналогичные два статора имеются и в торцевом варианте.

Приведены основные соотношения по выбору передаточного отношения, момента, момента инерции. Отмечены основные изменения параметров в системе уравнений по сравнению с обычными машинами.

Краткий анализ различных конструктивных схем двухскоросгных машин позволяет отметить следующие основные особенности орбитального исполнения:

1. При обеих частотах вращения рабочие роторы вращаются при номинальном скольжении.

2. Поток, сцепленный с рабочими роторами, меньше номинального из-за геометрических факторов, в первую очередь - эксцентриситета рабочих роторов и расточки статора (только для цилиндрических машин).

3. Ротор орбитальной цилиндрической машины, особенно без ферромагнитных вставок (или базовый ротор) обладает участками с различной магнитной проводимостью (аналогично ротору с полукруглыми зубцами).

4. При пониженной скорости, при неактивном базовом роторе орбитальная машина является асинхронной.

5. Если имеется необходимость сохранять направление движения при переходе с одной скорости на другую без изменения порядка чередования фаз, то необходимо применять схему с солнечным колесом, в противном случае допустимо использование венцового колеса с внутренним зацеплением.

Получены основные соотношения для геометрического и компоновочного расчетов, а также три ветви алгоритма электромагнитного расчета для случаев:

а) ротор без сегментных вставок;

б) ротор с вставками без короткозамкнутой обмотки;

в) ротор с вставками с короткозамкнутой обмоткой.

На основе данного алгоритма проведен расчет рабочих характеристик, давших удовлетворительное совпадение с экспериментально определенными.

Приведены основные соотношения для теплового, вентиляционного и механического расчетов с учетом наличия потерь на трение о воздух цилиндрических роторов, а также расчета тормозов и динамического расчета.

Получена обобщенная математическая модель для двухроторного исполнения в координатах (а,Р) с учетом всех составляющих полных индук-тивностей обмоток роторов и статоров, включая взаимные индуктивности и индуктивности рассеивания. Интегрирование системы уравнений, составляющих данную модель, ведется стандартными математическими процедурами системного метода второго порядка, который является аналогом метода Рунге-Кутга второго порядка:

Н/2

н/2

+ |ехр(А„т)йтП;г„,1„)(11 + н/2)'

= + \ ехр(Апт)ат{

О [ о

Н/2

-А„ |ехр(Апт)сМ'(гп,(„)]}, О

где 2((„)=гп - вектор приближенного решения в точке („, Н - шаг численного интегрирования, ехр(А,) - матричная экспонента. В третьем параграфе третьей главы рассмотрены торцевые ОЭС, которые не обладают таким недостатком, как увеличенный магнитный зазор, присущий цилиндрическим ОЭС, при этом особенностью торцевых ОЭС является не полное покрытие активной зоны роторами - сателлитами.

Для каждого из колец статора поставлена задача анализа двумерного распределения поля по поверхности кольца ширины <ЭЯ:

„ 5 ит рТ Я}т _

где и,„ - скалярный магнитный потенциал.

Найдены соответствующие напряженности Н, и Н„ нормальные составляющие и коэффициент кц ослабление тангенциальной составляющей.

Введены понятия коэффициента орбитального диаметра коря и геометрического коэффициента к,:

Г> .-V ,3/\Г". V _ (218-И.)1-8»л,(К1-Н^)

которые дают возможность определить активный объем Уи ОЭС, и уточнить основные показатели, в частности, магнитный поток, параметры обмоток, стоимости, коэффициенты изменения массы и основных потерь.

Далее а параграфе 3.4 проашшизировано влияние краевого эффекта в межроторной зоне на коэффициенты использования статора и роторной системы.

Используя результаты дифференциальной теории, принимая толщину ротора в качестве высоты межроторного пространства, среднюю ширину - в качестве ширины паза, а расстояние между роторами - в качестве пазового шага, согласно уравнениям Максвелла:

.Ч-:'2/(">у = -Вх2/Л;

получены выражения для комплексной амплитуды и линейной нагрузки. ~

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию орбитальных роторных вентиляторов (ОРВ).

Как известно, существует проблема вентиляции двигателей массовых серий, используемых в режимах с частыми пусками при ограничении стоимости конструкции. Решение данной проблемы позволило бы, с одной стороны расширить номенклатуру двигателей, применяемых в режимах с частыми пусками, в том числе, с пониженной массой и габаритами, а следовательно, и стоимостью, а с другой, резко повысить надежность машин, уже используемых в режимах с частыми пусками, например, в подъемно-транспортном оборудовании, станочном приводе подач, приводах робото-технических устройств и других.

Известны предложения по установке дополнительного ротора вентилятора, находящегося внутри расточки статора в его активной зоне (двигатели ДАУ мощностью 63 и 160 Вт). Недостаток подобных конструкций состоит в том, что дополнительный ротор использует для своего вращения магнитное поле пазовой части статора, что приемлемо лишь для микромашин.

Также известен вариант установки дополнительного ротора в зоне между лобовыми частями статорных обмоток. При этом при пуске и набросе нагрузки в лобовых частях возникает сильное поле рассеяния, которое взаимодействует с дополнительным ротором. Однако в этом случае требуются существенные конструктивные изменения в роторе двигателей массовых серий, такие, например, как удаление лопаток как минимум на одной стороне ротора.

Целью разработки и исследования орбитальных вентиляторов является синтез такой автономной и простой конструкции типа ось с ротором -вентилятором, которая устанавливается на роторе основного электродвигателя без каких-либо изменений в его конструкции и условий сборки.

В дальнейшей эксплуатации при уменьшении скорости и набросе нагрузки, роторные вентиляторы, вращаясь под действием поля статора, интенсифицируют теплоотдачу поверхностей лобовых частей, особенно, обращенных к ротору, в результате чего интегральная температура двигателя снижается, несмотря на уменьшение интенсивности вентиляционного эффекта штатных роторных лопаток и основного вентилятора, обусловленное просадкой частоты вращения.

Уровень снижения температуры определяется числом установленных орбитальных роторных вентиляторов и их типоразмером.

Установка вентиляторов практически не оказывает негативного влияний на работу двигателя, поскольку основные электромеханические соотношения остаются почти без изменений, вращение ОРВ осуществляется за счет поля рассеяния лобовых частей.

При этом снижение перегрева обмотки может достигать 7°С, что удваивает срок службы изоляции, уменьшает износ, и, соответственно, приводит к уменьшению затрат на оборудование.

Изучение литературы привело к выводу, что аэродинамика роторов данного вида не исследована в той степени, которая требуется для ОРВ.

В частности, требуется установить основные зависимости, характеризующие несимметричное обтекание воздухом цилиндра, совершающего два движения - собственное вращение и орбитальное, оценить возникающие при этом процессы теплопередачи.

Известно, что при обтекании цилиндра возможен непосредственный подбор комплексного потенциала течения ш(г): С1>(г)=у(х,у)+1ф(х,у),

где г=х+1у,

<р(х, у) - потенциал для скоростей,

¡ф(х, у) - функция тока поля скоростей, в виде функции Жуковского, который позволяет определить картину поля.

Для нашего случая характерным является наличие циркуляционного течения воздуха, вызванного двумя причинами: центробежными силами,

действующими в межроторных каналах, и собственным вращением цилиндр*

Определение теплопередачи произведено на основании аналогии Рей-нольдса между теплопередачей и поверхностным трением. При этом практическая трудность учета скоростей турбулентной теплопередачи и турбулентного касательного напряжения, а также текущих параметров и параметров на контрольной поверхности приводят к необходимости осуществления модельных экспериментов, которые и были поставлены на специальной установке. Далее, с целью совмещения с известными результатами (работы А.И. Борисенко, В.Г. Данько и А.И. Яковлева) по измерению расхода в зависимости от числа лопаток, полученные результаты пересчитывались для критериального параметра, представляющего собой отношение числа роторов и произведения шага роторов и диаметра расточки. Используемые диаметры орбит позволяют применять основные соотношения автомодельности, что повышает достоверность моделирования.

Затем, произведено исследование зависимости составляющих моментов от скольжения, построена вентиляционная характеристика сети, ОРВ и суммарная.

Для основной расчетной схемы оценено изменение коэффициента теплоотдачи и соответственное изменение превышения температуры.

Показано, что расчет требуемого количества и/или параметров ОРВ, необходимых для заданного значения температуры, составляет, как минимум три итерации:

1. Аналитический расчет на основе одноступенчатой теории нагрева-

2. Уточнение расчета на основе опытов холостого хода и короткого замыкания;

3. Дальнейшее уточнение, связанное с повышением порядка тепловой модели, учета квазистационарного и нестационарного режимов;

Приведены соответствующие рекомендации по данным трем подразделам с приведением аналитических зависимостей, характеризующих уменьшение перегрева при заданных потерях и теплоотдаче.

В частности, для квазистационарного режима получен закон распределения температуры 0 по координатам (р и у при законе Д<р„) распределения плотности теплопоглощения по пятну теплостока:

где *Р, *Р„ - безразмерные величины координат: угла ср. источника теплостока

Фп.

ш=Х/ср - коэффициент температуропроводности, Рс=У1/со - критерий Пекле, V - скорость движения стока,

ОРВ.

ния;

Яо - плотность теплопоглощения, Д=Ч/ при О^Ч^ и Д=1 при ^>0.

Произведена экспериментальная проверка полученных результатов, при этом установлено, «по введение ОРВ позволяет снизить перегрев лобовых частей до 7°С.

Режим работы ОРВ определяется электромагнитными полями в торцевой зоне статора. Поэтому проведено аналитическое описание поля на основе упрощенных расчетных схем:

а) в составе двух катушек, имитирующих:

-вылет лобовой части, -зазор и пазы статора.

С учетом непрерывного описания дискретной формы в виде двойного ряда Фурье, найдена радиальная составляющая индукции, учитывающая постоянные интегрирования решения уравнения Лапласа для скалярного потенциала в цилиндрической системе координат, полученные из граничных условий, модифицированные функции Бесселя первого и второго рода порядка т, а также число р пар полюсов, число витков в фазе, коэффициент распределения п-ой тангенциальной гармоники.

Для ротора ОРВ находится распределенная м.д.с. ротора:

где и=1,3,5,..., причемш= ор, ¡2 - ток ротора,

- число витков на полюс, у - отношение обмотанной части окружности ротора к полной.

б) в составе трех катушек, имитирующих

-поле выпучивания из зазора, -поле лобовой части, -поле выпучивания из пазов.

В этом случае оценивается влияние поля к.з. колец ротора и находится аксиальная составляющая индукции с учетом радиуса корпуса и радиуса вала.

Для анализа влияния различных режимов работы ОРВ на радиальную составляющую поля, рассмотрена диаграмма потоков, на основании которой при наличии опытных значений индукции при х.х. и к.з., определена зависимость для индукции в торцевой зоне Вы=Дб,), 6»=Хо1>вЯчт а затем, по отношению Вм;/Вг „л. ( может быть определена индукция в любом эксплутационном режиме, а, далее, момент, производительность ОРВ и .наконец, относительное снижение температуры основного двигателя.

О 20 ЬО Г,

тн

Рис. 12 Результаты экспериментальных измерений перегревов основных частей машины.

Рис. 13 К определению связей в торцевой зоне.

Рис. 14 Построение результирующего вектора индукции В, в торцевой зоне.

Г.0 1

0.66 0.33

Рис. 15 Индукция в торцевой зоне в зависимости от коэффициента индуктивностей.

В пятой главе произведено сравнение основных технических и технико-экономических показателей основных трех разновидностей ОЭС: -применяемых в промышленной робототехнике, -используемых в двухскоростных машинах, -орбитальный роторный вентилятор.

На основе структурно-функциональной динамической модели научно-технического прогресса (НТП) в электротехнике показано, что внедрение ОЭС находится в русле основных научно-технических достижений в электромеханике, в частности, направленных на разработку электрических машин, в том числе и микромашин, с использованием новых технических решений, включая нетрадиционные компоновочные схемы. Показано, см. таблицу сравнительных технико-экономических показателей ОЭС, что по сравнению с ближайшими прототипами,- выполненными на основе классических принципов, ОЭС имеют преимущество по широкому кругу показателей, при этом снижаются как стоимость, так и эксплуатационные расходы, что прямо свидетельствует об экономической эффективности ОЭС.

Технико-экономические сравнительные показатели ОЭС.

Отрасль применения ОЭС -робототехника Основные показатели

Момент инерции модуля поворота руки, кг-м Масса подвижной части ПР, кг

1. ПР с цилиндрической системой координат. Электромеханический аналог ПР МП-9С, грузоподъемностью 0,2 кг Традиционный электропривод с двигателем ДПР 0.0267 8.5

ОЭС 0.0118 6.25

2. ПР с ангулярно-вертикальной системой координат - ТУР-10, грузоподъемностью 10 кг Электропривод с двигателем ДПУ 10.92 41.6

ОЭС 7.53 23.8

Область применения - вентиляционные системы Относительная масса, кг Относительный габарит, длина

1 2 3 4

Средства улучшения теплоотдачи асинхронных электродвигателей, рабо- АДА4160М4БПКУ ХЛ 4 для электроприводов с глубоким регулированием частоты вращения , способ охлаждения - незави- 8/151 109/855

1 2 3 4

тающих в режимах частых пусков симый, IC0641 по ГОСТ 20459-75

ОРВ 2. ЛИФ 180 М4/16 НЛБ способ охлаждения 1С 26 по ГОСТ 20459-75 4.1/151 19/200 0 290/600

ОРВ 7.8/200 0

Отрасль применения ОЭС - двухскоро-стные двигатели Основные показатели

Масса, кг Габариты, мм Количество выводов

1. Двухскоро-стной электропривод 400/120 Вт ДАСМ-1М р=2/12 п=3520/590 1=2.0/2.7А, КПД=64/30%, М,/Ма=4.4/2.0 12.6 0202x213 6

ОЭС цилиндрического типа 28.5 0202x450 4

ОЭС торцевого типа 13.3 0260x150 4

2. Двухскоро-стной электродвигатель крановый 5.0/1.8 кВт Двухобмоточный 4МТКН160ЬВб/16 198 160 9

ОЭС цилиндрического типа 397.5 160 4

ОЭС торцевого типа 186 160 4

3. Двухскоро-стной электродвигатель для привода лифтов 11.8/3 кВТ АИФ 180М4/16НЛБ п= 1500/375 об/мин 5=8.0/16.0% 1Я=25.8/17.5А 211 180 9

ОЭС цилиндрического типа 450 180 4

ОЭС торцевого типа 210 180 4

Заключение.

Таким образом, настоящая работа посвящена важной и актуальной проблеме разработки, научного обоснования и исследования комплекса оригинальных технических решений, связанных с использованием орбитальных электромеханических систем, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в электромеханике.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы следующие:

1. Разработана теория ОЭС с цилиндрическими якорями, при этом на основе конформных преобразований получены соотношения, позволяющие оценить возможное изменение интенсивности поля.

2. Разработана теория ОЭС с дисковыми якорями, предложена и исследована различная степень секционированности кольцевого канала как по радиусу, так и по окружности.

3. Получены основные критерии выбора главных размеров ОЭС и оценки массо-габаритных показателей, в том числе с учетом числа и размеров роторов и суммарного момента инерции, что имеет существенное значение для робототехнических систем.

4. Разработаны оригинальные технические решения, защищенные авторскими свидетельствами и патентами на изобретения на целый ряд ОЭС, используемых в робототехнике и многоскоростном приводе.

5. Для различных компоновочных схем ОЭС, применяемых в промышленной робототехнике разработаны математические модели, в том числе на основе методов нелинейного программирования, позволяющие минимизировать массовые, габаритные и стоимостные показатели, оценить изменение момента инерции подвижной части робота.

6. Впервые установлены основные особенности двухфункционального использования роторной системы ОЭС, разработана обобщенная математическая модель двухскоростных ОЭС.

7. Доказана перспективность использования торцевого исполнения ОЭС, при этом определены основные соотношения, характеризующие краевой эффект в межроториой зоне на основе дифференциальной теории.

8. Введена новая разновидность электротехнических изделий - орбитальные роторные вентиляторы (ОРВ), обладающие конструктивной простотой и технологичностью в изготовлении.

9. Получены и экспериментально проверены формулы для расчета теплоотдачи двигателей с ОРВ, оценено влияние ОРВ на снижение как стационарной, так и нестационарной температуры наиболее теплонапряженных элементов, изучены электромагнитные процессы в зонах, примыкающих к ОРВ.

10. Проведено сравнение технико-экономических показателей традиционных систем и основных трех разновидностей ОЭС - применяемых в робототехнике, используемых в двухскоростных машинах и ОРВ, доказано, что

ОЭС характеризуют устойчивый этап в развитии электротехнических устройств.

11. Основные результаты теоретических исследований подтверждены экспериментально.

Публ^кацци. Основные положения опубликованы в следующих работах.

1. Литвиненко А. М. Электроприводы промышленных роботов с внешними магнитными системами.-Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989 - 160 с.

2. Литвиненко А. М. Орбитальный-планетарный электропривод с внешними магнитными системами // Электричество. - 1994.- №3 - С. 41 - 61.

3. Литвиненко А. М. Универсальный орбитальный электропривод // Автоматизация и современные технологии. - 1992. — №6 - С. 5 - 6.

4. Литвиненко А. М. Модульные приводы ПР с внешними магнитными системами // Механизация и автоматизация производства. - 1991. - КаЗ - С 19-21.

5. Литвиненко А. М. Электропривод схвата робота // Механизация и автоматизация производства. - 1985. -- № 11. -С. 19 -20.

6. Литвиненко А. М. Электромеханический робот // Механизация и автоматизация производства. - 1988. — № 6. - С. 5.

7. Литвиненко А. М. Электромеханический манипулятор // Электротехника. - 1988. -Х»6. С. 54-56.

8. Литвиненко А. М. Электромеханический манипулятор с внешними магнитными системами // Электричество. - 1988. - № 7. - С. 57 - 62.

9. Литвиненко А. М. Двухскоростной орбитальный электропривод // Электричество. - 1997. - № 1. - С. 43 - 50.

10.Литвиненко А. М. Вентиляторы роторные орбитальные в составе систем управления // Республиканская электронная научная конференция: Тез. докл. - Воронеж. 1996. - С. 61.

11.Патент 2071631 Российская Федерация, МКИ& Н 02 К 41/06. Орбитель-ный мотор - редуктор / А. М. Литвиненко (РФ). - 4с.: ил.

12.Патент 2074490 Российская Федерация, МКИ® Н 02 К 41/06. Мотор - редуктор / А. М. Литвиненко (РФ). - 4с.: ил.

13. Патент 2009880 Российская Федерация, МКИ5 Р 16 Н 13/00. Электромеханический волновой привод / А. М. Литвиненко (РФ). - 4с.: ил.

14. А. с. 851660 СССР, МКИ3 Н 02 К 15/00. Способ измерения температурных вариаций параметров электроприводов / А. М. Литвиненко (СССР). - 4с.: ил.

15.А. с. 890281 СССР, МКИ* СО 1 Я 31/34. Способ определения изменения параметров электродвигателя при тепловых испытаниях / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

16.А. с. 871279 СССР, МКИ1 Н 02 К 11/00 Тепловая модель электродвигателя / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

17.А. с. 765969 СССР, МКИ5 Н 02 Р 7/42. Электропривод переменного тока / А. М. Литвиненко (СССР). -4с.: ил.

18.А. с. 1037373 СССР, МКИ3 Н 02 Н 7/085. Тепловая модель электродвигателя / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

19.А. с. 955332 СССР, МКИ1 Н 02 Н 7/085. Тепловая модель электродвигателя / А. М. Литвиненко (СССР). - 4с.: ил.

20.А. с. 126730 СССР, МКИ4 В 25 J 119/08. Электромеханический модуль промышленного робота / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

21.A. с. 126730 СССР, МКИ4 В 25 J 15/00. Схват манипулятора / А. М. Литвиненко (СССР). - 2 е.: ил.

22.А. с. 1274920 СССР, МКИ4 В 25 J 9/08. Электромеханический модуль промышленного робота/ А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

23. А. с. 1283082 СССР, МКИ4 В 25 J 9/00. Привод линейного перемещения / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

24. А. с. 1266737 СССР, МКИ4 В 25 J 15/00. Привод схвата манипулятора / А. М. Литвиненко (СССР). - 2 е.: ил.

25.А. с. 1269990 СССР, МКИ4 В 25 J 1/00. Манипулятор / А. М. Литвиненко (СССР).-4 е.: ил.

26.А. с. 1281407 СССР, МКИ4 В 25 J 15/06. Схват робота / А. М. Литвиненко (СССР). - 2 е.: ил.

27.А. с. 1323367 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Привод манипулятора / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

28.А. с. 1323363 СССР, МКИ4 В 25 J 1/00. Манипулятор / А. М. Литвиненко (СССР).-4 е.: ил.

29.А. с. 1404330 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Промышленный робот / А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

30.А. с. 1421528 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Электрический промышленный робот/А. М. Литвиненко (СССР). - 4 е.: ил.

31 .Литвиненко А. М. Двухскоростной орбитальный электропривод // Электромеханические устройства и системы: Межвузовский сб. науч. тр. - Воронеж, ВГТУ 1996, - С. 65 - 70.

32.Литвиненко А. М. Исполнительные системы роботов: Учебное пособие. -Воронеж: ВГТУ, 1996. - 136 с.

33.Литвиненко А. М. Основные понятия робототехники и механические элементы роботов: Учебное пособие. - Воронеж: ВГТУ, 1995. -95 с.

Печ-Л-Л,й/Г Тираж 1С с Заказ

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13,

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Литвиненко, Александр Михайлович

Введение

Глава I, Теоретические основы расчета орбитальных электромеханических систем /ОЭС/

1о1.Обзор литературы и основные особенности ОЭС ж их математических моделей

Г.2.Орбитальные электромеханические системы с цилиндрическим якорем

1.3.Симметричные ОЭС с дисковым якорем

1.4.Использование дополнительных магнитожроводов для улучшения технических показателей ОЭС ».

1.5. Критерии выбора главных размеров орбитальных электромеханических систем и сравнительные массо-габаритные показатели

Глава 2. ОЭС промышленных роботов

Л. Влияние геометрических соотношении и конструктивных факторов на технические показатели ОЭС промышленных роботов

2.2. Основные осооешюсти использования ОЭС в промышленное рооототехшш*.

2.3. Модульные электромеханические системы промышленных роботов на основе ОЭС

Глава з. Двухскоростные орбитальные электромеханические системы

3.1. Двухскоростном ороитадьньш электропривод

3.2. Обобщенная математическая модель ОЭС на базе асинхронного двигателя

3.3. Торцевые двухскоростные орбитальные электромеханические системы

3*4. Краевой эффект в межроторном зоне торцевых ОЭС

1'лава 4. Несимметричные орбитальные электромеханические системы - роторные вентиляторы

4.1. Орбитальные роторные вентиляторы - новым вид электротехнических изделие . Ш

4.2. Оценка влияния орбитальных роторных вентиляторов на тепловые параметры электродвигателя

4.3. Основы аэродинамики цилиндрического ротора орбитального роторного вентилятора при установившемся вращений основного ротора

4.4. Основные соотношения, характерные дал торцевой зоны и орбитальных роторных вентиляторовнесимметричных 0Э€

Глава 5. Сравнительные технико-экономические показатели орбитальных электромеханических систем 5*1» Орймгшъиые электромеханические системы -устойчивым этап в развитии электромеханических устройств

5.2. Оценка технико-экономической эффективности орбитальных электромеханических систем

Выводы

Введение 2000 год, диссертация по электротехнике, Литвиненко, Александр Михайлович

Актуальность проблемы. Орбитальной электромеханической системой (ОЭС) будем называть многофункциональный многороторный мношкоор-динатный электромеханический преобразователь, имеющий общую магнитную систему, преимущественно цилиндрического типа и ряд роторов, оси которых разнесены по образующим замкнутой цилиндрической поверхности (орбите), при этом роторы имеют возможность совершать как минимум два движения: вращение вокруг собственной оси и орбитальное перемещение по круговой траектории относительно общего центра.

Базой одной из реализаций данного направления являются многороторные электромеханические системы, имеющие общую (внешнюю) магнитную систему (ВМС). Изучение таких устройств до последнего времени практически не велось, поскольку оставалась неизвестной область их широкого практического использования и вообще технико-экономическая целесообразность.

Тем не менее, известны, в основном на уровне изобретений, некоторые разработки в данном направлении. Это касается, в первую очередь, привода разного рода многовальных механизмов в текстильном и трикотажном производствах, привода шпинделя хлопкоуборочной машины и привода часовых механизмов.

Общей оценкой подобных устройств, приводимой в технической литературе, являются их низкие коэффициенты мощности и использования веса из-за наличия увеличенных воздушных зазоров в магнитной цепи. Это и предопределило практическое нераспространение данных электромагнитных систем.

Рассматривая многороторные орбитальные машины невозможно не упомянуть двигатели с катящимся ротором и гибким ротором. Развитию теО' рии и внедрения в производство двигателей с катящимся ротором! и двигателей с гибким ротором (волновых) во многом способствовали работы!

A.И.Москвитина, А.И.Бертинова, В.П.Нания, С.Н.Алексеева-Мохова и

B.В.Варлея.

Практически, если для любой многороторной машины рассмотреть еду- ■ чай использования только одного ротора с фрикционной передачей и с увеличенным диаметром этого ротора, -на который воздействуют силы одностороннего магнитного притяжения, то в результате такого преобразования получим двигатель с катящимся ротором. В работах И.П.Копылова при рассмотрении электромеханических преобразователей с различными модификациями роторов, рассмотрены электромеханические системы с несколькими роторами в расточке статора. Указывается, что при математическом описании таких систем следует учитывать совместное влияние роторов друг на друга и связь с полем статора. Также отмечается, что практические применения многороторных электромеханических преобразователей пока неизвестны, но их возможности следует изучать.

Таким образом, основная проблема, связанная с многороторными машинами, состоит в том, что возможная значительная экономия материальных ресурсов, связанная с широким использованием апробированных узлов (статоров, роторов) серийных машин, не может быть реализована из-за отсутствия общей- концепции применения многороторных электромеханических систем, их областей широкого внедрения и четко очерченных технико-экономических преимуществ.

Чтобы максимально уменьшить подобные негативные последствия, а также максимально учесть особенности многорежимного функционирования роторов, особенности их тшлофизического состояния в кольцевом канале ВМС, необходимо тщательно проанализировать основные физические процессы в данных системах для того, чтобы синтезировать основные зависимости и соотношения для последующего оптимального проектирования. Следует отметить также, что возможное многорежимное функционирование роторов, например, в двухскоростном приводе, а именно, с собственным вращением роторов (пониженная скорость) и с вращением "составного" ротора (повышенная скорость) предложено автором и не исследовалось до настоящего времени.

Таким образом, необходимо отметить:

Все это свидетельствует о важности изучения и разработки инженерных методов расчета ОЭС с учетом особенностей их функционирования с рабочим механизмом.

Цель и задачи работы.

Целью данной работы является разработка, научное обоснование и исследование комплекса оригинальных технических решений, связанных с использованием орбитальных электромеханических систем, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического про

В рамках достижения данной цели можно сформулировать следующие конкретные задачи исследования:

1. Изучить особенности орбитальных систем с учетом увеличения числа регулируемых координат и независимых параметров, обратив особое внимание на характер изменения линейной нагрузки и индукции в зазоре для различных исполнений роторов и ВМС.

2. Дать рекомендации по применению конкретных конструктивных схем при использовании имеющихся манипуляторов и роторов, а также для многоскоростного привода и привода орбитальных роторных вентиляторов.

7. Обобщить полученные результаты.

4, Методы оценки эффективности влияния орбитальных роторных вентиляторов на тепловые параметры двигателей с учетом аэродинамических соотношений, как в квазистационарном, так и в нестационарном тепловом

4. Обоснованы методы синтеза рассматриваемых систем. скоростного двухроторного привода для стиральной машины на базе статора двигателя АЕР 16ХЛЧ с пусковой обмоткой и в варианте с конденсаторным пуском для ТОО НПК "ЭлектроЭНВО", г.Воронеж. Разработаны и испытаны орбитальные роторные вентиляторы для асинхронных двигателей с высотами оси вращения 71=112 мм и мощностью до 7,5 кВт, которые нашли применение на АООТ ЖБИ №1, №2, г.Воронеж.

Апробация.

Основные положения работы доказывались и обсуждались на: 1. XV! (ноябрь, 1979) Всесоюзном совещании "Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники", Москва, Институт проблем управления;

2. Семинаре "Производственные роботы в технологии приборостроения"1 Москва, ВЗМИ, декабрь 1978;

Объем и структура. Работа состоит из введениями! глав, заключения, приложений и списка литературы. Общий объем составляет 345 с»-основного текста, 96 С # рисунков, 5 таблиц, И приложений, список литературы включает 145 наименований.

Заключение диссертация на тему "Разработка и исследование орбитальных электромеханических систем"

11. Основные результаты теоретических исследований подтверждены экспериментально.

324 Заключение

Вопросам практического использования орбитальных электромеханических систем, а также разработке их теории с последующим выходом на инженерные методы анализа и синтеза уделяется недостаточное внимание. Между тем, традиционные пути развития электрооборудования во многих отраслях исчерпали свои возможности и требуют новых решений. В первую очередь это касается промышленной робототехники, где весовая отдача манипуляторов до сих пор остаётся на невысоком уровне по сравнению с ближайшим "естественным" аналогом - рукой человека, а также, двухско-ростного электропривода и устройств интенсификации охлаждения, при тяжёлых условиях эксплуатации.

Возможное внедрение в данные области техники орбитальных электромеханических систем, оригинальных по конструкции, выполняемым функциям, технологическому назначению и обладающих априорно высокими динамическими, возможностями в сочетании с относительно нивкой стоимостью и возможностью использования типовых дешёвых и надёжных узлов действующего оборудования'осложняются рядом недостатков, присущих этим системам, основным из которых является увеличенная величина воздушного зазора, а также отсутствием каких-либо рекомендаций по их внедрению, методов расчёта и оценки технического эффекта. Таким, образом, разработка методов синтеза орбитальных систем, в минимальной степени обладающих указанными .негативными качествами, является серьёзной научной проблемой, решение которой может внести определённый вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Определены пути синтеза орбитального электропривода промышленных роботов, работающих преимущественно в цилиндрической. а также в ангуяярно- вертикаль ной системе координат. Среди новых параметров, ранее не встречавшихся в расчетной практике, можно выделить число роторов,, радиус орбиты, обоснован оптимальный выбор этих параметров на основе разработанных аддитивных и мультипликативных критериев. Также рассмотрен ряд вопросов. являющихся следствием применения.орбитального привода в робототехнике, в частности, учёт влияния распределение- упругих звеньев и учет возможного увеличения.колебательности из-за уменьшения момента инерции подвижной части робота. Рассмотрены возможные перспективные конструкции орбитального привода. широкого применения, сочетающих орбитальный (параллельный) режим работы роторов с совместным (роторы фиксируются в обойме) режимом работы. При этом возможны варианты с планетарным редуктором, с волновым редуктором, с тормозами как независимым, так и с аксиальным приводом. Приведены варианты расчёта с различными магнитными системами, а также механический и тепловой расчёты. Рассмотрена обобщённая математическая модель привода.

Доказана целесообразность использования орбитальных, роторных вентиляторов для интенсификации теплоотдачи асинхронных двигателей, работающих в режимах с чаоты-гми пусками и торможениями. Получены оценки влияния орбитальных вентиляторов на тепловые параметры двигателей, основанные на изучении аэродинамических характеристик, в том числе, с учётом квазистационарных и нестационарных тепловых процессов в .лобовых частях обмоток.

Полученные результаты.позволяют рекомендовать такие пути повышения эффективности орбитальных систем, как применение сегментных вставок., использование дисковых и торцевых конструкций, а также повышение линейкой нагрузки в сочетании с оценкой возможного увеличения теплоотдачи.

Библиография Литвиненко, Александр Михайлович, диссертация по теме Электромеханика и электрические аппараты

1. A.С.№18557 НРБ, МКИ2 Н 02 К 17/02. Планетарное уст-ройство/Попеков JIX., Йонычев Б.А., Василев И.Н. з-ка №19995, заявлено 16.05.72, опубл. 25.02.75.

2. A.C. №40447 СССР, МКИ2 Н 02 К 41/06. Асинхронный двигатель/Розанов С.П. з-ка №138920, заявлено 30.1 1.93, опубл. 31.12.94.

3. A.C. №748641 СССР, МКИ2 Н 02 Н 7/08. Тепловая модель электродвигателя постоянного тока / Литвиненко A.M. з-ка №2600471/24-07, заявлено 10.04.78. Опубл. 15.07.80. Бюл. №26.

4. A.C. №765969 СССР, МКИ3 Н 02 Р 7/42. Электропривод переменного тока/Литвиненко A.M. з-ка №2607402/24-07, заявлено 24.04.78, опубл. 23.09.80. Бюл. №35.

5. A.C. №851660 СССР, МКИ3 Н 02 К 15/00. Способ измерения температурных вариаций параметров электроприво-дов/Литвиненко A.M. з-ка №2786140/24-07, заявлено 29.06.79, опубл. 30.07.81. Бюл. №28.

6. A.C. №871279 СССР, МКИ3 Н 02 К 11/00. Тепловая модель электродвигателя/Зайцев А.И., Литвиненко A.M., Носков

7. В. А. з-ка №2878395/24-07, заявлено 29.06.79, опубл. 07.10.81. Бюл. №37.

8. A.C. №890281, СССР, МКИ3 G 01 R 31/34. Способ определения изменения параметров электродвигателя при тепловых испытаниях/Литвиненко A.M. з-ка №2798289/24-07, заявлено 17.07.79, опубл. 15.12.81. Бюл. №46.

9. A.C. №91 1664 СССР, МКИ3 Н 02 Н 7/08. Тепловая модель электродвигателя постоянного тока/Литвиненко A.M., з-ка №2895663/24-07, заявлено 18.03.80, опубл. 07.03.82. Бюл. №9.

10. A.C. №955332 СССР, МКИ3 Н 02 Н 7/085. Тепловая модель электродвигателя/Литвиненко A.M., з-ка №2928019/24-07, заявлено 21.05.80, опубл. 30.08.82. Бюл. №32.

11. A.C. №10341 18 СССР, МКИ3 Н 02 Н 7/085. Тепловая модель электродвигателя/Литвиненко A.M., з-ка №2895662/24-07, заявлено 18.03.83, опубл. 07.08.83. Бюл. №29.

12. A.C. №1037373 СССР, МКИ3 Н 02 Н 7/085. Тепловая модель электродвигателя/Литвиненко A.M., з-ка №3384267/24-07, заявлено 10.12.81, опубл. 23ю08.83. Бюл. №31.

13. A.C. №1266730 СССР, МКИ4 В 25 J 9/08. Электромеханический модуль промышленного робота/ Литвиненко A.M., з-ка №38021 12/25-08, заявлено 17.10.84, опубл. 30.10.84. Бюл. №40

14. A.C. №1266736 СССР, МКИ4 В 25 J 15/00. Схват манипулятора/ Литвиненко A.M., з-ка №3802504/25-08, заявлено 16.10.84, опубл. 30.10.86. Бюл. №40.

15. A.C. №1266737 СССР, МКИ4 В 25 I 15/00. Привод схвата манипулятора/Литвиненко A.M., з-ка №3813169/2508, заявлено 19.11.84, опубл. 30.10.86. Бюл. №.40.

16. A.C. №1269990 СССР, МКИ4 В 25 J 1/00. Манипулятор/ Литвиненко A.M., з-ка №3802951/26-08, заявлено1610.84, опубл. 15.11.86. Бюл. №42.

17. A.C. №1274920 СССР, МКИ4 В 25 J 9/08. Электромеханический ' модуль промышленного робота/ Литвиненко A.M., з-ка №3802106/25-08, заявлено 17.10.84, опубл. 07.12.86. Бюл. №45.

18. A.C. №1281407 СССР, МКИ4 В 25 I 15/06. Схват робота/ Литвиненко A.M., з-ка №3963727/3 1-08, заявлено1308.85, опубл. 07.01.87. Бюл. №1.

19. A.C. №1283082 СССР, МКИ4 В 25 I 9/00. Привод линейного перемещения/Литвиненко A.M., з-ка1. ЗсЮ3828320/31-08, заявлено 10.02.86, опубл. 15.07.'87. Бюл. №2.

20. A.C. №1323362 СССР, МКИ4 В 25 J 1/00. Манипулятор/ Литвиненко А.М., з-ка №401961/31-08, заявлено 10.02.86, опубл. 15.07.87. Бюл. №26.

21. A.C. №1323363 СССР, МКИ4 В 25 J 1/00. Манипулятор/ Литвиненко А.М., з-ка №4021935/ 31-08, заявлено 10.02.86, опубл. 15.07.87. Бюл. №26.

22. A.C. №1323367 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Привод ма-нипулятора/Литвиненко А.М., з-ка №4021954/31-08, заявлено 10.02.86, опубл. 15.07.87. Бюл. №26.

23. A.C. № 1335444 СССР, МКИ4 В 25 I 9/00. Манипулятор/ Литвиненко А.М., з-ка № 4013177/31-08, заявлено 24.01.86. опубл. 07.09.87. Бюл. №33.

24. A.C. №1342723 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко А.М., з-ка №4076643/31-08, заявлено 20.06.86, опубл. 07.10.87. Бюл. №37.

25. A.C. №1342717 СССР, МКИ4 В 25 1 1/00. Манипулятор/ Литвиненко А.М., з-ка №4057584/31-08, заявлено 18.04.86, опубл. 07.10.87. Бюл. №37.

26. A.C. №1373566 СССР, МКИ4 В 25 J 15/00. Привод схвата манипулятора/Литвиненко A.M., з-ка №4097065/3108, заявлено 30.06.86, опубл. 15.02.88. Бюл. №6.

27. A.C. №1386422 СССР, МКИ4 В 25 J 9/00. Привод линейного перемещения/Литвиненко A.M., з-ка №3987773/31-08, заявлено 09.12.85, опубл. 07.04.88. Бюл. №13.

28. A.C. №1386443 СССР, МКИ4 В 25 I 9/08//В 25 J 9/00. Модель робота/Литвиненко A.M., з-ка №4056772/31-08, заявлено 15.04.86, опубл. 07.04.88. Бюл. №13.

29. A.C. №1397279 СССР, МКИ4 В 25 I 11/00. Привод манипулятора/Литвиненко A.M., з-ка №4139117\3 1-08, заявлено 22.10.86. опубл. 23.05.88. Бюл. №19.

30. A.C. №1404330 СССР, МКИ4 В 25 1 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка № 4157353/31-08, заявлено 08.12.86, опубл. 23.06.88. Бюл. №23.

31. A.C. №1421528 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Электромеханический промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4128297/31-08, заявлено 12.08.86, опубл. 07.09.88. Бюл №3 3.

32. A.C. №1425079 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Манипулятор/ Литвиненко A.M., з-ка №4190761/31-08, заявлено 03.02.87, опубл. 23.09.88. Бюл. №35.

33. A.C. №1426781 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4201600/31=08, заявлено 02.03.87, опубл. 30.09.88. Бюл. №36.

34. A.C. №1437216 СССР, МКИ4 В 25 I 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4224493/31-08, заявлено 08.04.87, опубл. 15.11.88. Бюл. №42.

35. A.C. №1442394 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Привод робота/ Литвиненко A.M., з-ка №4242358/31-08, заявлено 1 1.05.87. опубл. 15.11.88. Бюл. №42.

36. A.C. №1445941 СССР, МКИ4 В 25 J 11/00. Манипулятор/ Литвиненко A.M., з-ка №4187646/31-08, заявлено 28.01.87, опубл. 23.12.88. Бюл. №47.

37. A.C. №1459921 СССР, МКИ4 В 25 I 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4224478/31-08, заявлено 08.04.87, опубл. 23.02.87. Бюл. №7.

38. A.C. №1465305 СССР, МКИ4 В 25 I 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №2198381/31-08, заявлено 08.04.87, опубл. 23.02.89. Бюл. №7.

39. A.C. №1684022 СССР, МКИ5 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №47521 19/08, заявлено 23.10.89, опубл. 15.10.91. Бюл. №38.

40. A.C. №1705064 СССР, МКИ5 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №47820354/08, заявлено 15.01.90, опубл. 15.01.92. Бюл. №2

41. A.C. №1705065 СССР, МКИ5 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4782354/08, заявлено 15.01.90, опубл. 15.01.92. Бюл. №2.

42. A.C. №1722801 СССР, МКИ5 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4806593/08, заявлено 15.01.90, опубл. 30.03.92. Бюл. №12.

43. A.C. №1729740 СССР, МКИ5 В 25 I 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M.,' з-ка №4779879/08, заявлено 09.01.90, опубл. 30.04.92. Бюл. №16.

44. A.C. №1779578 СССР, МКИ5 В 25 J 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4780538/08, заявлено 09.01.90, опубл. 07.12.92. Бюл. №45.

45. A.C. №1805028 СССР, МКИ5 В 25 I 11/00. Промышленный робот/Литвиненко A.M., з-ка №4822040/08. Заявлено 29.03.90, опубл. 30.03.93. Бюл. №12.

46. Адкинс Б. Общая теория электрических машин. Пер. с англ. М. ГЭИ, 1960,-272 с.

47. Александров М.Г. и др. Расчет электрических цепей электромагнитных полей на ЭВМ/под ред. Даниловой A.B. М.: Радио и связь, 1983.-344 е., ил.

48. Алексеева H.A. и др. Основы расчета и конструирования деталей и механизмов летательных аппаратов: Учебное пособие; под ред. Кестельмана В.Н., Рощина Г.В. М.: Машиностроение, 1989,- 456 е., ил.

49. Артемьев Б.А. Обобщенная теория электрической машины со сплошным ротором Л., изд-во ЛГУ, 1985.- 188 с.

50. Бальбух В.В., Панкратьев Л.Д., Полковников В.А. и др. Динамические свойства релейных и импульсных следящих электроприводов. М.: Энергия, 1972.- 232 е., ил.

51. Бахвалов Н.С., Жидов Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы: Учеб. Пособие М.: Наука, Г. ред. Ф. - мат. лит., 1 987. - 600 с.

52. Бертников А.И., Варлей В.В. Электрические машины с катящимся ротором. М., Э. 1969. 200 с.

53. Бинс И., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. Пер. с англ. М.:Эыергия, 1970.-376с., ил.

54. Борисенко А.И. и др. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах. М.: Энергия, 1974. 560 е., ил.

55. Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Яковлев В.И. Электромагнитные поля в электрических машинах JI.: Эн. Лен. отд. 1979. - 176 с.

56. Бухгольц Г. Расчет электромеханических и магнитных полей, пер. с нем. Изд-во ин. Лит-ры, М.: 1961.- 712с.

57. Виноградов В.И. Вентиляторы электрических машин.-Л.: Энергоиздат, 1980.-200с.

58. Вопросы теории и проектирования ЭМ. Труды 5 науч. Мат. конфер. каф. ЭМ и А Томск. ПИ, изд-во ТГУ, 1974. -134с.

59. Гаспарян В,Р., Мнацаканян М.С. Электромагнитные силы в области полузакрытого паза электрической машины. Электричество, 1987, №5.

60. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля М-Э, 1968.- 188 с.

61. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах — Л.: Энергоатомиздат. Л. отд. 1983. — 256 е., ил.

62. Джонс Р. Теория крыла. Пер. с англ. М.: Мир, 1995, - 208 с.

63. Дунаевский С.Я., Крылов O.A., Мазепа A.B. Моделирование элементов электромеханических систем M-JI,: Энергия, 1966. -304 с.

64. Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств. Справочник. JL: Машиностроение, Ленинград. Отделение, 1990. 669 е., ил.

65. Зельцбург Л.М. Методы технико-экономического сравнения вариантов технических решений: Учебное пособие/ Горьковский политехнический институт. Горький: изд.1. ГПИ, 1979. 32 е., ил.

66. Зечихин Б.С. Электромагнитные поля в электрических машинах. Уч. пособие М.: МАИ, 1976. 88 с.

67. Иванов М.Н. Детали машин. Учеб. пособие М.: Высш. школа, 1991. 383 е., ил.

68. Иванов-Смоленский A.B. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах: Учеб. Пособие для вузов по спец. "Электромеханика". М.: Высш. школа, 1989. 312 е., ил

69. Иванов-Смоленский A.B., Кузнецов В.А. Применение метода магнитных зарядов к расчету индуктивных параметров зубцовых контуров. Электричество, 1977, №1.

70. Иванов-Смоленский A.B. Кузнецов В.А., Хвостов В.А. Применение метода проводимостей зубцовых контуров к расчету магнитного поля и потокосцеплений насыщенной электрической машины с учетом двухсторонней зубчатости сердечников. Электромеханика, 1977, №7.

71. Иванов-Смоленский A.B., Кузнецов В.А. Учебное пособие по курсу "Электромагнитные работы". Методы расчета магнитных полей М. МЭИ, 1979. 72 с.

72. Иванов-Смоленский A.B. Метод проводимостей зубцовых контуров и его применение к электромагнитному расчету ненасыщенной электрической машины с двухсторонней зубчатостью сердечников. Электричество, 1976, №9.

73. Игнатов В.А., Вильданов К.А. Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления. М.: Энергоатомиздат, 1988, - 304 с.

74. Иосифьян АХ. Вопросы электромеханики. М.Э. 1975. -228с.

75. Иоссель Ю.Я. Расчет потенциальных полей в энергетике. Л.: Энергия, 1978.- 357с., ил.

76. Каасик П.Ю. Магнитное поле и параметры электрических машин. Уч. пособие ЛИАП 1981 ЛЭТИ - 72 с.

77. Калантаров П.JI., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивно-стей. -Л.: Энергия, 1970. 416с., ил.

78. Каратеодори К. Конформное отображение. -М-Л,: ОН-ТИ, 1934.- 130с.

79. Козловский В.А и др. Эффективность переналаживаемых роботизированных производств. Л.: Машиностроение, Ленинград, отд., 1985. - 224 е., ил.

80. Конформные отображения физико-топологических моделей / Лаврик В.И., Фильчакова В.П., Яшин A.A.; отв. ред. Митропольский Ю.А.; АН УССР. Ин-т математики. -Киев: Наук, думка, 1990.- 370 с.

81. Коппенфелзьс В., Щтальман Ф. Практика конформных отображений. М.: Из-во ин. лит-ры. 1963.- 408с., ил.

82. Копылов И.П. Применение вычислительных машин в инженерно-экономических расчетах (Электрические машины): Учебник, М.: высшая школа, 1980. 256 е., ил.

83. Копылов И.П. Клоков В.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин: учебное пособие для вузов. 2 тома. Под. ред. Копылова И.П. 2-е издание. М.: Энергоатомиздат, 1993. 464 е., ил.

84. Крон Г. Исследование сложных систем по частям (диа-коптика), пер. с англ. Гл. ред. физ-мат. лит., Наука, М.: 1972, 544 с.

85. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. J1.: Машиностроение, 1966. 383 е., ил.

86. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного: Учебное пособие. М.: Наука, 1987.-688с., ил.

87. Лаврик В.И., Савенков В.Н. Справочник по конформным отображениям. Киев, Наукова думка, 1970, 252с., ил.

88. Леви Э., Панцер М. Электромеханическое преобразование энергии. Пер. с англ. М.: Мир, 1969. 556 с.

89. Литвиненко A.M. Вентиляторы роторные орбитальные в составе систем управления. Тезисы докладов республиканской электронной научной конференции, Воронеж, 1996, с. 61.

90. Литвиненко A.M. Двухскоростной орбитальный электропривод. Электричество, 1997, №1, с. 43-50.

91. Литвиненко A.M. Двухскоростной орбитальный электропривод. Электромеханические устройства и системы. Межвузовский сборник научных трудов, Воронеж, ВГТУ, 1996, с. 65-70.

92. Литвиненко A.M. Исполнительные системы роботов. Исполнительный привод: Учебное пособие; Воронеж, ВГТУ, 1996, 136 е., ил.

93. Литвиненко A.M. Модульные приводы ПР с внешними магнитными системами. Механизация и автоматизация производства, №3, 1991, с. 19-21.

94. Литвиненко A.M. Монотонность переходных процессов в электромеханических системах. Электричество, 1994, №4, с. 66-70.

95. Литвиненко A.M. Обмотки изменяемой геометрии в электроприводе роботов. Электричество, 1985, №11, с. 6063.

96. Литвиненко A.M. Орбитально-планетарный электропривод с внешними магнитными системами. Электричество, 1994, №3, с. 41-46.

97. Литвиненко A.M. Основные понятия робототехники и механические элементы роботов: Воронеж, ВГТУ, 1995, 95 е., ил.

98. Литвиненко A.M. Разработка и исследование электропривода с термокомпенсирующими устройствами: Дис.: "канд. техн. наук. Воронеж, 1981.

99. Литвиненко A.M. Универсальный орбитальный электропривод. Автоматизация и современные технологии, 1992, №6, с. 5-6.

100. Литвиненко A.M. Универсальный электропривод. Автоматизация и современные технологии, 1992, №6, с. 5-6.

101. Литвиненко A.M. Электромеханический манипулятор с внешними магнитными системами. Электричество, 1988, №7.

102. Литвиненко A.M. Электромеханический манипулятор. Электротехника, 1988, №6, с. 54-56.

103. Литвиненко A.M. Электромеханический робот. Механизация и автоматизация производства, 1988, №6, с. 5.

104. Литвиненко A.M. Электропривод схвата робота. Механизация и автоматизация производства, 1985, №11, с. 1920.

105. Литвиненко A.M. Электроприводы промышленных роботов с внешними магнитными системами. Воронеж: изд. ВГУ, 1989, 160 е., ил.

106. Лукин В.Н., Романов М.Ф., Толкачев Э.А. Системный анализ электрических цепей и машин.

107. Макаров Ф.Н. Электрические машины переменного тока с магнитными клиньями. М.: Э, 1981, 96 е., ил.

108. Михайлов О.П. Динамика электромеханического привода металлорежущих станков. М.: Машиностроение,1989.-224 с.

109. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. М.: Машиностроение,1990, 304 с.

110. Патент Российской Федерации №2009880. Электромеханический волновой привод/Литвиненко A.M., заявка №5014228/08 от 26.11.91, опубл. 30.03.94. Бюл. №6, МКИ6 Н 02 К 41/06.

111. Патент Российской Федерации №2071631. Орбитальный мотор-редуктор/Литвиненко A.M., заявка №94000636/07 от 06.01.94, опубл. 10.01.97. Бюл. №1, МКИ6 Н 02 К 41/06.

112. Патент Российской Федерации №2074490. Мотор-редуктор/ Литвиненко A.M. заявка №94000564/06 от 06.01.94, опубл. 27.02.97. Бюл. №6, МКИ6 Н 02 К 41/06, F 16 Н 1/48.

113. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976, 352 е., ил.

114. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для вузов,тЛ,2-М.: Наука, 1968- 552с, ил.

115. Рассудов JI.HL, Мядзель В.KL Электроприводы с распределенными параметрами механических элементов. -Л.: Энергоиздат, 1987, 144 с.

116. Рабинович И.Н. Машины постоянного тока с эксцентричным зазором над главным полюсом, ' сб. "Электросила", 1964, №24.

117. Расчет электрической емкости / Ю.Я. Иоссель, Э.С. Кочанов, М.Г. Струнский- Л.: Энергоиздат, 1981,- 288с.

118. Свечарник Д.В. Электрические машины непосредственного привода: Безредукторный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1988, 208 е., ил.

119. Сергеев П.С.и др. Проектирование электрических машин. Изд.3-е. М.: Энергия, 1970.- 632с.

120. Титко А.И., Счасливый Г.Г. Математическое и физическое моделирование электромагнитных полей в электрических машинах переменного тока. Киев: Ыаукова думка, 200 с.

121. Том А., Эйплт К. Числовые расчеты полей в технике и физике/под ред. Говоркова В.А. М-Л-Э 1964, 208 с.

122. Труды ВНИИЭМ Асинхр. двигатели, теоретическое экспериментальное исследование. Электромагнитные расчеты, том 45. М. 1976.

123. Туровский Я. Электромагнитные расчеты машин, пер. с польск. М.: Энергоатомиздат, 1986, 206 е., ил.

124. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии, пер. с англ., М.-Л.: Энергия, 1964, 528 е., ил.

125. Филиппов И.Ф. Основы теплообмена в электрических машинах. Л.: Энергия, 1974, 384 с.

126. Фильчакова В.П. Конформные отображения областей специального типа. Киев.: Наукова думка, 1972, 252с., ил.

127. Фильчаков П.Ф. Приближенные методы конформных отображений. Справочное руководство. Киев, Наукова думка, 1964, 532с., ил.

128. Хэнкок Н. Матричный анализ электрических машин. М. Энергия, 1967. 224 с.

129. Черноруцкий Г.С.,Сибрин А.П., Жабреев B.C. Следящие системы автоматических манипуляторов/ Под. ред. Г.С. Черноруцкого.- М.: Наука, гл. ред. физ.- мат. лит., 1987.- 272 с.-(Научные основы робототехники).

130. Черноусько Ф.С., Болотник H.H., Градецкий В.Г. Ма-нипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация.- М.: Наука, л. ред. физ.- мат. лит., 1989.- 368 с.-(Научные основы робототехники).

131. Чечет Ю.С. Электрические машины автоматических устройств. М.: Энергия, 1964, 422 е., ил.

132. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер A.C. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов.- М.: Энергия, 1979.- 616 с.

133. Шпиглер Л.А., Гудзенко А.Б., Смотров Е.А. Электроприводы механизмов промышленных роботов. Электротехника, 1988, №2.

134. Штелтинг Г., Бойссе А. Электрические микромашины. Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1991. 229 с.

135. Электромагнитные процессы в торцевых частях электрических машин / А.И. Вольдек и др.- Л.: Энергоатомиздат, 1983.- 216с.

136. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: Учеб. для втузов.- М.: высш. шк.,1988.- 479 с.

137. Яшин A.A. Инженерный расчет проводимости тел произвольной формы в задачах моделирования компонентов интегральных устройств // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1987.- 30, №3.-с.96. деп. в ВИНИТИ. 29.08.86. №6276886.

138. Glowacki A.Kurzschlusskenn Linien des Induktionsmotors mit Stromverdrängimgskätig.- " 22 Int. Wiss. Kollog. Techn. Hochsch. Ilmenau, 1977,Ht2", SJ.,s.a.? 83-86.

139. Elektrische Vorschubantriebe aus heutiger Sicht. Techn.ZBI. prakt. Metallbearb. 1980, 74,No.ll, c.23-27.

140. Krick j, Beam Roger E. A new concept in variable voltage frequency niotor protection. IEEE Annu. Text. Int. Techn. Conf., Charlotte, N.C., 1979,New York,N.Y., 1979,1 -9.

141. Huber R. Moderner Motorshutz. -Elec.-rev. (Suisse), 1978, 70,No.17,388,390-391.

142. Meyer H. Uberstoomschuts von Asynchronmotoren-. Electrotechn."Z".1978, B 30, No.l 1,381-386.

143. Pzeinigerova V, Vainerova I. Vypocet vlivu zmen Zateznych parametru na tepelne namahani electrickych mo-toru s cyklickym zaterovanim. "Elektrotechn.obz.", 1980,69,No.l 1, c.685 = 692.

144. Yernnon P., Syed A.A., A.C. Motor tachometers designing to a market.- Conf.Small.Elec.Mach., London, 1976,p.35-38.

145. Weseslindtner.H. Antriebe bei Werkzeugmaschinen. Teil1.. Asr-dig angew. Antriebstechn. 1980,8,No.7-8,c.41-47.

146. Wolff A. Die untersynchrone Stromrichter-Kaskade -eindrehsahlgeregelter Antrieb mit Drehstrommotor. Elektrie. 1980, 34,No.5,c.241-243.34?

Похожие работы

Электротехника
05.09.00