Трансмиссия для электротранспорта Российский патент 2023 года по МПК B60K6/26 B60K6/365 F16H3/72 F16H48/36 

Изобретение может быть использовано на транспорте. Экономичность электродвигателя сильно зависит от отклонения от оптимальной величины скорости его вращения. Наиболее экономичный синхронный электродвигатель, несмотря на все его преимущества, не применяется широко в машиностроении потому, что его обороты величина постоянная и с большим трудом и потерями ими можно управлять методом изменения частоты тока. 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.

Задачей изобретения является предложение конструкции трансмиссии для изменения на ведомом валу электродвигателя, в том числе и синхронного, в широких пределах оборотов и крутящего момента.

Поставленная цель достигается тем, что электродвигатель подключен к входу асимметричного планетарного дифференциала. Один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй выход подключен к свободно вращающемуся на валу электродвигателя, статору генератора, ротор которого жестко соединен с валом электродвигателя. Статор генератора также может быть остановлен муфтой, соединяющей его с корпусом. Генератор является машиной двойного вращения. При наличии в цепи генератора электрической нагрузки, возникает сила Ампера, и она силой индукции частично блокирует дифференциал. Статор генератора, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора, увлекает статор за ротором. Это частично блокирует дифференциал и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала с генератором вокруг оси и передаточного отношения шестерен дифференциала. Взаимодействуя, эти две направленные в одну сторону силы уравновешиваются. При увеличении нагрузки на ведомом валу он тормозится, скольжение в генераторе увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение увеличивается, скорость вращения ведомого вала уменьшается, а крутящий момент на выходе увеличивается. При увеличении тока, вырабатываемого генератором, и увеличении индукционной силы, возникающей между ротором и статором генератора, скольжение между ними уменьшается, вращение элементов дифференциала относительно друг друга уменьшается, и движение на ведомый вал в большей степени передается через вращение дифференциала вокруг оси, при этом суммарное передаточное отношение уменьшается, скорость вращения ведомого вала возрастает. При необходимости еще увеличить на ведомом валу крутящий момент, муфта соединяет статор генератора с корпусом, и дифференциал работает как редуктор. Положение, когда муфта фиксирует статор с корпусом, также используется для работы генератора в качестве дополнительного электродвигателя, а также для пуска тягового синхронного электродвигателя. Ток, выработанный генератором, возвращается в сеть, если это транспортное средство использует для питания внешние источники, а если транспортное средство использует автономные источники питания, расходуется на питание его потребителей, а также на работу тягового электродвигателя этого транспортного средства.

Изобретение поясняется чертежом. На рис. 1, на котором, для примера показан вариант устройства трансмиссии с синхронным тяговым электродвигателем. Вал 1 синхронного электродвигателя соединен с ротором генератора 3 и центральным колесом планетарной передачи 8. Статор генератора 4 соединен с венцом планетарной передачи 5, свободно вращается вокруг вала 1 и соединен с муфтой 2, имеющей возможность соединять его с корпусом. По центральному колесу 8 обкатываются сателлиты 6, установленные на водиле 7, которое соединено с ведомым валом 9. Вращение вала 1 тягового двигателя передается на вход дифференциала, центральное колесо 8 и ротор генератора 3. Выход дифференциала, водило 7, соединено с ведомым валом 9, передает крутящий момент на ведущие колеса, а второй выход, венец 5 стремится вращаться в обратную сторону, но соединенный с ним статор генератора 4 при наличии электрической нагрузки в цепи генератора увлекается за ротором 3 и вращает дифференциал вокруг оси. Оба канала передают вращение на ведомый вал. Муфта 2 имеет возможность соединять статор генератора 4 с корпусом. Статор при этом останавливается и на ведомый вал передается вращение с максимальным для данного дифференциала крутящим моментом. При необходимости, при остановленном статоре генератор используется как дополнительный электродвигатель, а также используется для пуска тягового синхронного электродвигателя. Выработанный при работе генератора электрический ток возвращается в сеть, а также питает тяговый электродвигатель и другие потребители.

Изобретение относится к электромеханической трансмиссии. Тяговый электродвигатель подключен к входу асимметричного планетарного дифференциала, один выход которого подключен к ведомому валу. Второй выход подключен к свободно вращающемуся на валу электродвигателя статору генератора, ротор которого жестко соединен с валом электродвигателя. Также статор генератора соединен с муфтой, имеющей возможность соединять его с корпусом. Достигается повышение интервала изменения оборотов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Трансмиссия для электротранспорта, отличающаяся тем, что тяговый электродвигатель подключен к входу асимметричного планетарного дифференциала, один выход которого подключен к ведомому валу, а второй выход подключен к свободно вращающемуся на валу электродвигателя статору генератора, ротор которого жестко соединен с валом электродвигателя, также статор генератора соединен с муфтой, имеющей возможность соединять его с корпусом, и при наличии в цепи генератора электрической нагрузки статор увлекается за ротором, силой индукции частично блокирует дифференциал, так как статор генератора, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора, увлекает статор за ротором, это частично блокирует дифференциал и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала с генератором вокруг оси и передаточного отношения шестерен дифференциала.

2. Трансмиссия для электротранспорта по п. 1, отличающаяся тем, что при увеличении нагрузки на ведомом валу он тормозится, скольжение в генераторе увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение увеличивается, скорость вращения ведомого вала уменьшается, а крутящий момент на выходе увеличивается, а при увеличении тока скольжение между ними уменьшается, вращение элементов дифференциала относительно друг друга уменьшается, и движение на ведомый вал в большей степени передается через вращение дифференциала вокруг оси, при этом суммарное передаточное отношение уменьшается.

3. Трансмиссия для электротранспорта по п. 1, отличающаяся тем, что при необходимости увеличить на ведомом валу крутящий момент муфта соединяет статор генератора с корпусом, и дифференциал работает как редуктор, а также положение, когда муфта фиксирует статор с корпусом, используется для работы генератора в качестве дополнительного электродвигателя или для пуска тягового электродвигателя, если он синхронный.

4. Трансмиссия для электротранспорта по п. 1, отличающаяся тем, что электрический ток, выработанный генератором, возвращается в сеть, если это транспортное средство использует для питания внешние источники, а если транспортное средство использует автономные источники питания, расходуется на питание всех его потребителей и тягового электродвигателя этого транспортного средства.