УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ И ОБОРОТАМИ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2017 года по МПК H02K7/116 F16H3/72 H02K7/20 B60L15/20 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в различных областях техники и на транспорте.

Известна возможность управления оборотами синхронного электродвигателя с помощью частотного регулирования. Однако при частотном управлении невозможно кардинально увеличить крутящий момент. Также известны различные схемы устройств синхронных электродвигателей. Они описаны в технической литературе. Например: Лищенко А.И. Синхронные двигатели с автоматическим регулированием возбуждения. Киев. Издательство «Техника», 1969, Копылов И.П. Электрические машины - 2-е издание, переработанное - Москва: Высшая школа; Логос, 2000, Ключев В.И. Теория электропривода. - Москва: Энергоатомиздат 1985. Наряду с многими положительными качествами синхронных электродвигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, это невозможность в широких пределах изменять частоту вращения. Она для синхронных электродвигателей величина постоянная.

Задачей изобретения являются изменения на выходном валу синхронного электродвигателя в широких пределах оборотов и крутящего момента.

Поставленная цель достигается тем, что электродвигатель подключен на вход дифференциала, один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй выход подключен к статору вращающегося электромашинного генератора возбуждения синхронного электродвигателя, ротор которого жестко соединен с ротором электродвигателя, частично блокирует дифференциал силой индукции, и в результате изменяется передаточное отношение от ротора электродвигателя к выходному валу. Статор генератора возбуждения, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора возбуждения, увлекает статор за ротором. Это частично блокирует его и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала вокруг оси и передаточного отношения редуктора дифференциала. Взаимодействуя, эти две противоположно направленные силы уравновешивают в промежуточном состоянии суммарное передаточное отношение. При увеличении нагрузки на выходном валу он тормозится, скольжение в генераторе возбуждения увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение увеличивается, скорость вращения выходного вала уменьшается, а крутящий момент на выходе увеличивается. При увеличении индукционной силы, возникающей между ротором и статором генератора возбуждения скольжение между ними уменьшается, вращение элементов редуктора относительно друг друга уменьшается и движение на выходной вал в большей степени передается через вращение дифференциала вокруг оси, при этом суммарное передаточное отношение уменьшается, скорость вращения выходного вала возрастает, а крутящий момент уменьшается.

Изобретение поясняется рис. 1, на котором, для примера показан вариант устройства с дифференциалом по типу «механизма Давида».

Вал 2 синхронного электродвигателя 1 соединен с ротором генератора возбуждения 3. Статор генератора возбуждения 4 имеет возможность вращаться вокруг вала 2 и соединен с центральным колесом 5, которое также свободно вращается на валу электродвигателя. По центральному колесу 5 обкатывается сателлит 6, установленный на водиле 7, которое соединено с валом 2. Сателлит 6 жестко соединен с сателлитом 8, который обкатывается по центральному колесу 9, соединенному с выходным валом электродвигателя 10. При вращении вала 2 водило 7 вращает колесо 9 в ту же сторону, а колесо 5 в сторону обратную. При этом центральное колесо 9 вращается с меньшей скоростью, но на него передается больший крутящий момент. Центральное колесо 5 стремится вращаться в обратную сторону. На него от дифференциала передается меньший крутящий момент. При наличии в цепи генератора возбуждения электрической нагрузки статор 4 вращающегося электромашинного генератора возбуждения электродвигателя увлекается силой индукции за его ротором 3 и частично блокирует дифференциал, заставляя выходной вал 10, соединенный с центральным колесом 9, вращаться быстрее. При увеличении нагрузки на выходном валу 10 выходной вал тормозится, скольжение между статором и ротором генератора возбуждения увеличивается, статор генератора возбуждения может остановиться и даже начать вращение в обратную сторону. При этом на выходном валу будет реализовываться максимальный крутящий момент, превышающий крутящий момент электродвигателя кратно передаточному отношению элементов дифференциала.

Изобретение относится к устройствам регулирования крутящим моментом электродвигателя. Устройство для управления моментом и оборотами синхронного электродвигателя содержит статор вращающегося генератора возбуждения синхронного электродвигателя, ротор генератора и дифференциальное устройство. Статор генератора подключен к одному из двух выходов дифференциального устройства. Ротор генератора соединен с ротором электродвигателя. Вход дифференциального устройства подключен в валу электродвигателя. Второй выход дифференциального устройства подключен к выходному валу. Блокирование дифференциального устройства силой индукции, возникающей между статором и ротором генератора, приводит к изменению крутящего момента и передаточного отношения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для управления крутящим моментом и оборотами синхронного электродвигателя, отличающееся тем, что статор вращающегося электромашинного генератора возбуждения синхронного электродвигателя, ротор которого соединен с ротором электродвигателя, подключен к одному из двух выходов дифференциального устройства, имеющего возможность вращаться вокруг оси, вход которого подключен к валу электродвигателя, а другой выход подключен к выходному валу, и приводит к частичному его блокированию силой индукции, возникающей между статором и ротором, что приводит к изменению крутящего момента и передаточного отношения другого его выхода, передающего энергию от электродвигателя к выходному валу.

2. Устройство для управления крутящим моментом и оборотами синхронного электродвигателя по п. 1, отличающееся тем, что статор генератора возбуждения электродвигателя, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора возбуждения, увлекает статор за ротором, что частично блокирует дифференциал и уменьшает передачу вращения через его элементы, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала вокруг оси и передаточного отношения редуктора дифференциала.