АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ОБЪЕДИНЕННЫЙ С ЭЛЕКТРОННЫМ ГЕНЕРАТОРОМ Российский патент 2001 года по МПК H02K17/30 

Известно, что во всем мире накопилось столько транспортных средств, что даже в маленьком городке невозможно пройти пешеходу через дорогу, нужно выжидать. Воздух отравлен газами уже до максимальных пределов, экология, шум, грохот, выхлопные газы, травматизм, аварии, людские жертвы. Все существующие проблемы транспортных средств решает предлагаемое изобретение.

Скорость или торможение ротора - рабочего вала и реверс создаются единственной ручкой - реостатом регулирования подачей постоянного тока на электронный генератор, а затем подачей переменного напряжения на асинхронный электродвигатель. Все устройство конструкции компактно объединено в одно целое.

Устройство обеспечивает возможность без редукции и коробки передач изменять режим вращения ротора - рабочего вала за счет полупроводникового преобразования.

В начальном движении ротора потребляется максимальное количество напряжения, а при увеличении скорости оборотов ротора уменьшается подача напряжения.

Питание устройства осуществляется с аккумулятора постоянного тока, конденсаторного, солнечного или др.

Следует отметить, что как у известного асинхронного электродвигателя, так и у объединенного с электронным генератором, самое существенное - это долговечность работы двигателя без ремонта. Подтянул между собой пару конических роликовых подшипников - и весь ремонт, на несколько лет.

Конструкция двигателя.

На фиг. 1 изображен электронный генератор переменного тока, преобразующий постоянный ток с аккумулятора в переменный ток. Устройство генератора состоит из двух транзисторов, двух стабилитронов и реостата R1, на оси которого в торцевой части на оси закреплен переключатель - ПК реверса с тремя фиксированными положениями, переключающими два конца силовых обмоток, в верхней части закреплен включатель питания с аккумулятора на генератор, Вк. 1.

На фиг. 2 изображены статорные трехфазные обмотки, соединенные звездой.

На фиг. 3 изображены статорные трехфазные обмотки, соединенные треугольником.

На фиг. 4 изображены статорные однофазные обмотки, пусковая и рабочая.

На фиг. 2, 3, 4 представлены три вида статора с обмотками I, II, III, IV, V, показанными на фиг. 1 генератора.

Вторичные обмотки III, IV, V образуют питание одно- или трехфазного асинхронного двигателя.

На фиг. 2-4 обозначены: 1 - тороидальный статор с электромагнитными плюсами, 2 - отверстия для скрепления крышек двигателя. Конденсатор C1 служит для сдвига фазы.

На фиг. 5 на одной оси изображены: 3 - ручка управления со стрелкой, 4 - шкала скорости, Вк. 1 - включатель и выключатель питания, R1 - реостат, "реверс ПК" - переключатель, 5 - солнечная батарея, 6 - аккумулятор.

Предлагается сверхвысокоточное регулирование подачи намагничивающего постоянного тока с аккумулятора на среднюю точку двойной обмотки электронного генератора. Вместо реостата установлен транзистор Т3, у которого в базовой цепи установлен переменный со шкалой скорости резистор R1, совмещенный с выключателем цепи питания генератора, а на оси движка резистора R1 снизу находится переключатель контактов кнопок реверсивного электромагнитного пускателя, переключающего два конца проводов фаз силовых обмоток для реверса. Тем самым можно управлять электронным генератором, объединенным с асинхронным электродвигателем, единственной ручкой, зафиксированной на резисторе R1, ось которого перемещается по радиусу и вертикально со шпонкой, управляя скоростью, торможением, остановкой, реверсом ротора - рабочего вала с нагрузкой без редуктора, без коробки передач и без прочих приспособлений.

На фиг. 5 показана единственная ручка со стрелкой (3) с расположением вокруг ее шкалы скорости (4), а внутри ручки находится витковая пружина для возврата ручки в исходное положение (против часовой стрелки). Когда поворачивают ручку вправо, включается Вк.1, т.е. включатель цепи управления питания на генератор. Ток подается через контакты магнитного пускателя МП (ручка в принципе работает как акселератор для газа в кабине водителя автомобиля). Далее, нажатием ручки вверх, вниз или нейтраль (среднее положение) переключается реверс ПК. Провода, показанные со стрелками цепи управления, идут к контактам кнопок реверсивного магнитного пускателя, который переключает концы проводов силовых обмоток двигателя. С резистора R1 концы проводов идут к транзистору Т3 и Д3, показано стрелками.

Работа двигателя.

С аккумулятора через регулирующий реостат R1 (фиг. 5) поступает постоянное напряжение, включаемое включателем Вк.1 показанной полярности. Соединение проводов осуществляется ручкой реостата R1 вправо по часовой стрелке. Один из транзисторов, например Т1, открывается, и через обмотки I, II протекает ток. Число витков обмоток I, II должно быть одинаковым, и величина ЭДС, индуцированная в обмотках, равна напряжению, приложенному к обмотке I. В этом случае к стабилитрону Д1 приложено удвоенное напряжение питания. Д1 открывается и ток, протекающий через него, поддерживает Т1 открытым. Поскольку сопротивление транзистора при этом мало по сравнению с сопротивлением других элементов, то напряжение между коллекторами транзисторов определяется напряжением отпирания стабилитрона.

Как только наступит магнитное насыщение сердечника, индуктивность обмотки I уменьшается, это приводит к возрастанию тока через транзистор Т1 и, следовательно, к увеличению потенциала на его коллекторе. Одновременно с этим ЭДС в обмотках уменьшается до величины, не превышающей пробивного напряжения стабилитрона. Стабилитрон Д1 запирается. В результате этого транзистор Т1 закрывается, в Т2 - открывается. В дальнейшем процесс повторяется.

Напряжение в виде однополярных импульсов поступает с коллекторов транзисторов на двойные обмотки I, II тороидального сердечника асинхронного электродвигателя, которые дополнительно способствуют перемагничиванию статорных полюсов. Частота колебаний определяется временем перемагничивания сердечника тороидального статора и зависит от поступающего питания, регулируемого реостатом R1. Напряжение импульсами снимается со вторичных обмоток III, IV, V и поступает через зажимы на одно- или трехфазные силовые обмотки электродвигателя. Транзисторы установлены типа p-n-p, но при изменении полярности питания можно применить транзисторы n-p-n.

Уход частоты напряжения при изменении температурных условий незначителен, так как транзисторы работают в режиме переключения, а радиаторы для транзисторов и для стабилитронов охлаждают их.

Фактически все обмотки электронного генератора намотаны на тороидальное железо сердечника статора асинхронного двигателя, чтобы устройство было компактным и малогабаритным, а силовые обмотки наматываются позднее.

Для сведения желательно отметить, что схема электронного генератора переменного напряжения (фиг. 1) дана отдельно для лучшего понимания работы электронного генератора совокупно с асинхронным электродвигателем.

Например, если на токарном станке вместо передней бабки устанавливается этот двигатель, на рабочем валу которого установлен патрон, то управление ведется единственной ручкой - реостатом со шкалой.

На любом виде транспортного средства двигатель устанавливается непосредственно в любой нагрузке без редукции, коробки передач и в кабине водителя ликвидируются все рычаги, рукоятки, педали. Управление ведется единственной ручкой - реостатом, осуществляющим изменение скорости, торможение, реверс ротора рабочего вала двигателя.

Изобретение относится к тяговым электроприводам транспортных средств. Асинхронный двигатель содержит статор с однофазной или трехфазной силовыми обмотками, намотанными на железный сердечник и получающими питание от электронного генератора переменного. Ротор двигателя сочленен рабочим валом с нагрузкой. Отличительные признаки заключаются в том, что сердечник статора выполнен тороидальным, а упомянутый генератор конструктивно объединен с двигателем. При этом двойная первичная и вторичные обмотки генератора намотаны на сердечник статора. В цепи подачи постоянного напряжения на генератор включен реостат, обеспечивающий регулирование скорости и торможение двигателя. При начальном вращении ротора потребляется максимальный ток, а при увеличении скорости вращения - минимальный ток. Режим вращения ротора регулируется единственной ручкой - реостатом. Технический результат проявляется в исключении редуктора и коробки передач и повышении долговечности двигателя без ремонта. 5 ил.

Асинхронный двигатель, содержащий статор с однофазной или трехфазной силовыми обмотками, намотанными на железный сердечник и получающими питание от электрогенератора переменного тока, и ротор, сочлененный рабочим валом с нагрузкой, отличающийся тем, что сердечник статора выполнен тороидальным, а упомянутый генератор - электронным, конструктивно объединенным с двигателем, при этом двойная первичная и вторичные обмотки генератора намотаны на сердечник статора, а в цепи подачи постоянного напряжения на генератор включен реостат, обеспечивающий регулирование скорости и торможение двигателя.