ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ Российский патент 1999 года по МПК H02K7/116 H02K16/00 

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в широком диапазоне специального технологического оборудования, станкостроении, роботостроении, транспорте как в качестве двигателя, так и в качестве генератора.

Известен электромеханический агрегат, содержащий корпус, установленные в нем на опорах выходной и входной валы, размещенный на входном валу привод его вращения, выполненный в виде статора с магнитной системой, ротора с якорем, щеткодержателя с щетками и передаточный механизм (а.с. СССР N 692019, кл. H 02 K 51/00, 1987 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного технического решения необходимо отметить, что он обладает ограниченными технологическими и техническими возможностями из-за невозможности регулирования выходного момента, сложности в изготовлении, ненадежности в эксплуатации, имеет большие габариты.

Техническими задачами решаемыми предлагаемым изобретением являются:
повышение выходного момента агрегата за счет суммирования моментов каждого привода вращения входного вала при использовании одного их типоразмера;
резкое снижение габаритов агрегата;
снижение момента инерции агрегата за счет суммирования моментов инерции каждого ротора;
унификация всех узлов агрегата при различном диапазоне мощностей;
возможность рекуперирования мощности при работе электромеханического агрегата, вследствие чего использование его как в качестве двигателя, так и в качестве генератора;
варьирование напряжением питания или выходным напряжением в зависимости от электрического подсоединения агрегата.

Поставленные задачи решены созданием электромеханического агрегата, содержащего корпус, установленные в нем на опорах выходной и входной валы, привод вращения входного вала, выполненный в виде статора с магнитной системой, ротора с якорем щеткодержателя с щетками и передаточный механизм, отличающегося тем, что он снабжен дополнительными входными валами с приводами их вращения, размещенными в корпусе и соединенными между собой передаточными механизмами, установленными на выходном валу, а якорь привода вращения входного вала выполнен плоским дисковым.

Электромеханический агрегат также характеризуется расположением дополнительных входных валов, как в плоскостях, параллельных плоскости вала, так и в перпендикулярных, а также и комбинированно. Это позволяет в зависимости от назначения объекта, с которым применяется агрегат, осуществлять его более компактное расположение.

Наиболее компактным расположением является перпендикулярное расположение входных валов.

Для увеличения выходной мощности электромеханического агрегата каждый привод вращения входного и дополнительного входного вала выполнен многоякорным. На каждом валу могут быть установлены одноякорные и многоякорные приводы их вращения, что дает возможность получать на выходном валу заданный крутящий момент.

Изобретение также характеризуется тем, что приводы вращения входного вала электрически соединены между собой. Они могут быть соединены последовательно, параллельно, комбинированно, а также соединены отдельно каждый со своим потребителем.

Это дает возможность получения напряжения питания привода вращения входного вала как одного якоря, так и от N напряжения одного якоря, где N - число якорей.

Одновременно при работе в качестве генератора возможно получение различных выходных напряжений при одной и той же мощности агрегата.

Для обеспечения высокой ремонтопригодности и простоты разборки и сборки электромеханического агрегата статор привода вращения входного вала выполнен разрезным, а корпус агрегата выполнен разрезным, цилиндрическим или многогранным со сферическим, например, кожухом или комбинированным.

Указанные выше задачи и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего описания конструкции и прилагаемых чертежей, где на:
фиг. 1 показана конструкция электромеханического агрегата с параллельным расположением дополнительных входных валов;
фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1;
фиг. 3 показана конструкция электромеханического агрегата с перпендикулярным расположением дополнительных входных валов;
фиг. 4 - разрез Б-Б по фиг. 3;
фиг. 5 показана конструкция электромеханического агрегата с комбинированным расположением дополнительных входных валов;
фиг. 6 - разрез В-В фиг. 5;
фиг. 7 - разрез Г-Г по фиг. 5;
фиг. 8 - электрическая схема последовательного соединения входа-выхода с якорями электромеханического агрегата;
фиг. 9 - электрическая схема с параллельным соединением входа-выхода и якорями электромеханического агрегата;
фиг. 10 - электрическая схема с комбинированным соединением входа-выхода с якорями электромеханического агрегата;
фиг. 11 - электромеханический агрегат независимо подсоединен к потребителю.

Электромеханический агрегат содержит корпус 1, который может иметь цилиндрическую, многогранную и комбинированную формы в зависимости от условий работы, установленные в нем выходной вал 2 и входной вал 3.

Агрегат снабжен дополнительными входными валами 19. Причем их количество может быть любым, и они могут располагаться в параллельных (фиг. 1), перпендикулярных (фиг. 3) плоскостях относительно плоскости выходного вала, а также комбинированно (фиг. 5). Валы установлены на опорах 4 и 5, и на входном и дополнительных входных валах размещены приводы их вращения, каждый из которых выполнен в виде разрезного статора 6 с магнитной системой 7, ротора 8 с плоским якорем 9, щеткодержателя 10 с щетками 11.

Плоских дисковых якорей 9 в приводе вращения входного вала может быть несколько, т. е. привод будет многоякорным, и в конструкции агрегата могут быть использованы одновременно много- и одноякорные привода вращения входного вала.

В конструкцию электромеханического агрегата входит и передаточный механизм, соединяющий дополнительные входные валы 19, входные валы 3 и выходной вал 2. Причем этот механизм может быть выполнен в виде механической передачи (зубчатое зацепление, червячное зацепление, ременная передача и т.д.), а также в виде магнитной передачи, например в виде магнитной муфты, или же любым известным методом.

Рассмотрим в данном изобретении конструкцию передаточного механизма в виде механической передачи, а именно зубчатого зацепления, в котором зубчатое колесо 12 установлено на выходном валу 2, а зубчатая шестерня 13 на дополнительном валу 19. Зубчатые шестерни установлены на всех дополнительных входных валах и входят в зацепление с общим зубчатым колесом Таким образом, происходит суммирование всех моментов приводов вращения дополнительных входных валов.

При перпендикулярном (фиг. 3 и 4) расположении входных и дополнительных входных валов привод их вращения закреплен на корпусе 1, который выполнен многогранным, например, в виде полого куба, на каждой грани 14 которого установлен привод вращения входного вала. В данном случае все узлы и элементы агрегата помещены в сферический разъемный кожух 15. На кожухе выполнены ребра охлаждения 16.

Корпус 1 может быть выполнен сборным из отдельных граней, которые могут быть соединены, например, в куб известным образом. Форма корпуса 1 может быть и иной в зависимости от назначения агрегата, например, цилиндрической. В качестве корпуса может быть использован разрезной статор 6 с закрепленными на нем крышками 17, 18.

Электромеханический агрегат работает следующим образом.

На щетки 11 приводов вращения подают электрическое напряжение, под действием которого по якорю 9 ротора 8 (все механизмы приводов работают одинаково) протекает ток, и его взаимодействие с магнитным полем магнитной системы 7 приводит к вращению ротора 8, а следовательно, к вращению входного вала 3, зубчатой шестерни 13, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом 12 выходного вала 2. Взаимодействие зубчатого зацепления 12 и 13 приводит к вращению вала 2. Момент с привода вращения через зубчатые шестерни, расположенные на дополнительных валах, передается на выходной вал 2.

При вращении всех зубчатых шестерен 13, расположенных на дополнительных входных валах, снимаемый момент с выходного вала увеличивается пропорционально их количеству.

В предложенной конструкции каждый дополнительный входной вал 19 может быть использован автономно для выполнения той или иной технологической операции путем отключения подачи напряжения на остальные приводы вращения входных валов. Это позволяет значительно сэкономить потребление электроэнергии.

Предложенный электромеханический агрегат позволяет в зависимости от заданного режима работы приводить во вращение дополнительные входные валы в любом сочетании, что значительно расширяет эксплуатационные возможности агрегата.

Наличие кожуха с ребристой поверхностью позволяет обеспечить эффективное охлаждение агрегата.

Выполнение корпуса 1 сборным значительно облегчает удешевление его изготовления, сборки и ремонта.

Агрегат имеет малые габариты, что позволяет легко встраивать его в системы, работающие в ограниченном пространстве.

Предлагаемая конструкция имеет высокий коэффициент унификации применения сборочных единиц и деталей. Это значительно снижает трудоемкость изготовления.

Использование: в специальном технологическом оборудовании, станкостроении, роботостроении, транспорте. Устройство содержит корпус, в котором установлены выходной и дополнительные входные валы. Приводы их вращения выполнены в виде статора c магнитной системой с плоским якорем, которых может быть несколько. Передаточный механизм соединяет дополнительные входные валы и входные валы с выходным валом. Технический результат заключается в том, что обеспечена в зависимости от заданного режима работы возможность приводить во вращение дополнительные входные валы в любом сочетании. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Электромеханический агрегат, содержащий корпус, установленные в нем на опорах входной, выходной и дополнительные входные валы, расположенные в плоскостях, параллельных плоскостям выходного вала, размешенные на входном и дополнительных входных валах приводы их вращения, выполненные в виде статора с магнитной системой, ротора с якорем, щеткодержателя с шетками и передаточный механизм, при этом приводы вращения входного вала электрически соединены между собой, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными входными валами, расположенными в плоскостях, перпендикулярных плоскости выходного вала, а якорь привода вращения выполнен плоским. 2. Электромеханический агрегат по п.1, отличающийся тем, что передаточный механизм выполнен в виде магнитной передачи, например магнитной муфты. 3. Электромеханический агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый привод вращения входного вала выполнен многоякорным. 4. Электромеханический агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что на входном валу установлены одноякорные и многоякорные приводы вращения. 5. Электромеханический агрегат по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что корпус выполнен многогранным. 6. Электромеханический агрегат по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он снабжен кожухом. 7. Электромеханический агрегат по п. 6, отличающийся тем, что кожух выполнен сферическим.