Механизм для управления крутящим моментом и оборотами синхронного электродвигателя Российский патент 2019 года по МПК H02K7/116 H02K7/20 F16H3/72 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, также в Ключев В.И. Теория электропривода. - Москва: Энергоатомиздат 1985. Наряду с многими положительными качествами синхронных двигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, невозможность в широких пределах изменять частоту вращения. Она для синхронных электродвигателей постоянная.

Задачей изобретения является изменение на выходном валу, при постоянных оборотах ротора синхронного электродвигателя, в широких пределах оборотов и крутящего момента.

Поставленная цель достигается тем, что вал электродвигателя подключен на вход дифференциала, один выход его подключен к ведомому валу, а второй выход через редуктор подключен к установленному на общей оси статору электромашинного генератора возбуждения синхронного электродвигателя, который имеет возможность вращаться, образуя с ротором электрическую машину двойного вращения, и ротор которого жестко соединен с ротором электродвигателя. Статор электромашинного генератора, увлекаемый за ротором силой индукции, частично блокирует дифференциал и, в результате, изменяет передаточное отношение от ротора двигателя 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 дифференциал 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 суммарное передаточное отношение. Для обеспечения приемлемого соотношения крутящих моментов на выходном валу и генераторе возбуждения, позволяющего влиять на изменение оборотов и крутящего момента выходного вала, второй выход дифференциала подключен к статору генератора через повышающий обороты редуктор. При увеличении нагрузки на выходном валу, он тормозится, скольжение в генераторе возбуждения увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение в зависимости от нагрузки автоматически увеличивается, скорость вращения выходного вала уменьшается, а крутящий момент на выходе увеличивается. При увеличении индукционной силы возникающей между ротором и статором генератора возбуждения, или при уменьшении нагрузки на выходном валу, 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 чертежом. На Фиг. 1 показан асимметричный дифференциал, вход которого, центральная шестерня 10, соединена с валом синхронного электродвигателя 1, с которым также соединен ротор его генератора возбуждения 2. Один из выходов дифференциала, его водило 8, соединен с статором генератора возбуждения 4 через редуктор (который может быть любой иной конструкции), состоящий из центральной шестерни 3, соединенной с статором генератора 4, сателлитов 5, оси вращения которых установлены на водиле 8, и неподвижного венца 6 соединенного с корпусом. Сателлит 5 передает вращение на статор генератора возбуждения через центральную шестерню 3, соединенную с ним. На другой выход дифференциала вращение передается от вала привода 1, через шестерню 10, сателлиты 7 и 9, соединенные между собой и свободно вращающиеся на водиле 8, на центральную шестерню 11, которая соединена с выходным валом 12. При увеличении нагрузки на выходном валу его торможение передается через дифференциал и редуктор, на статор генератора возбуждения. При этом между ротором и статором генератора скольжение увеличивается, статор тормозится, вращение в большей степени передается по элементам дифференциала, передаточное отношение и крутящий момент увеличиваются.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Механизм для управления крутящим моментом и оборотами синхронного электродвигателя, в котором синхронный электродвигатель с генератором возбуждения, ротор которого установлен на валу электродвигателя, соединен с входом планетарного дифференциала, один выход которого подключен к выходному валу, а второй - через повышающий обороты редуктор подключен к статору генератора возбуждения, имеющему возможность вращаться вокруг оси. Сила индукции, возникающая между статором и ротором генератора возбуждения, увлекает его статор и соединенный с ним второй выход дифференциала за ротором, что приводит к частичному блокированию дифференциала и изменению крутящего момента и передаточного отношения выхода дифференциала, передающего энергию от электродвигателя к выходному валу. Увеличивается диапазон регулировок оборотов и момента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Механизм для управления крутящим моментом и оборотами синхронного электродвигателя, отличающийся тем, что синхронный электродвигатель с генератором возбуждения, ротор которого установлен на валу электродвигателя, соединен с входом планетарного дифференциала, один выход которого подключен к выходному валу, а второй выход через повышающий обороты редуктор подключен к статору генератора возбуждения, имеющему возможность вращаться вокруг оси, образующему с ротором генератора возбуждения машину двойного вращения, и сила индукции, возникающая между статором и ротором генератора возбуждения, увлекает его статор и соединенный с ним второй выход дифференциала за ротором, что приводит к частичному блокированию дифференциала и изменению крутящего момента и передаточного отношения выхода дифференциала, передающего энергию от электродвигателя к выходному валу.

2. Механизм для управления крутящим моментом и оборотами синхронного электродвигателя по п.1, отличающийся 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.