Асинхронная муфта Советский патент 1974 года по МПК H02K49/02 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электрических или дизельных приводах механизмов для широкого дианазона . регулирования скорости.

Известны асинхронные муфты, содержащие два соосно расположенных индуктора с полюсами чередуюшейся полярности и обший для индукторов удлиненный шихтованный якорь с короткозамкнутой обмоткой, ведуш,ий и ведомые валы.

В известных конструкциях асинхронных муфт имеют .место большие потери скольжения при глубоко.м регулировании скорости, т. е. низкий к.п.д. Эти потери пропорциональны скольжению и выделяются в якоре.

Цель изобретения - обеспечить глубокое регулирование скорости при высоких значениях к.н.д. за счет введения в короткозамкнутую обмотку якоря добавочных э.д.с., совпадаюших по частоте и находяшихся в одной фазе или противофазе с основными э.д.с.

Для этого обращенные друг к другу торцы индукторов снабжены зубцами, входяш,имп в зацепление с установленными в средней части якоря шестернями. Эта механическая передача обеспечивает вращение индукторов относительно якоря в противоположные стороны со скоростями, обратно пропорциональными числам пар полюсов индукторов.

Такая механическая передача всегда обеспечивает равенство частот э.д.с., наводимых в короткозамкнутой обмотке первым и вторым индукторами.

Для обеснечения совпадения по фазе э.д.с. или их сдвига на 180 эл. градусов (переход из одного состояния в другое обеспечивается простым изменением полярности на обмотке одного индуктора) механнческая передача обеспечивает одновременное совпадение осей одного из полюсов каждого пндуктора с осью одного из стержней короткозамкнутой обмотки якоря. При отсутствии данного условия сдвиг по фазе э.д.с. от каждого индуктора отличается от О или 180°. Это не лишает муфту работоспособиости, но снижает эффективность, т. к. при этом уменьшается ее к.п.д.

На чертеже показана описываемая yфтa в бесконтактном исполнении, разрез.

Асинхронная муфта содержит вал 1, индукторы 2 и 3, возбуждаемые неподвижнымн обмотками 4 и 5 якоря, состоящего из пакетов 6 и 7 с короткозамкнутой обмоткой 8 и центральной массивной частью 9 и закрепленного своей ступицей на валу 1. К централ1 ной части 9 якоря крепятся осп 10 конпческих шестерен 11, входящих в зацепление с зубцами индукторов 2 и 3. С индуктором 3 соединен второй вал 12 муфты. Вся конструкция вращается в подшипниках 13 и 14 корпуса 15, в

котором смонтированы магнитонроводы 16, 17.

При вращенин вала 12 от двигателя и подаче напряжения в обмотку 5 в короткозамкнутой обмотке 8 якоря наводятся э.д.с. и токи, и вал 1 якоря в качестве ведомого вращает механизм, как в обычной асинхронной муфте. При этом скорость вращения якоря меньше скорости вращения индуктора 3 на величину, пропорциональную скольжению. Невозбужденный индуктор 2 при этом отстает от якоря с такой же скоростью, а скольжение его относительно индуктора 3 равно удвоенному.

При возбуждении индуктора 2 обмоткой 4 в противофазе с индуктором 3 уменьщенным потоком возбуждения в короткозамкнутой обмотке 8 наводятся добавочные э.д.с. той же частоты, но противоположного направления и с меньшей амплитудой. Результирующие э.д.с. и токи в обмотке 8 уменьщаются, снижаются потери. Поскольку токи в обмотке 8 направлены противоположно добавочным э.д.с. от индуктора 2, то направление электромагнитного момента от их взаимодействия также меняется на обратное. Этот момент действует на ускорение якоря в направлении его вращения и на отставание индуктора 2. Момент, действующий на индуктор 2, передаваясь через дифференциал, действует на индуктор 3 в направлении его вращения, то есть суммируется с моментом приводного двигателя. Таким образом, имеет место частичный возврат механической энергии на ведущий вал. Поскольку индуктор 2 действует в прямом направлении и на ведомый вал I (электромагнитное взаимодействие) и на ведущий вал 12 (механическое взаимодействие), то вращающий момент на ведомом валу будет больше, чем момент двигателя, то есть имеет место повышение момента при снижении скорости вращения. Известные муфты снижают скорость при равенстве моментов. Так как токи якоря от результирующих э.д.с. меньше, чем в известных муфтах, то и потери снижаются, не имея прямой связи с глубиной регулирования. Скорость вращения якоря регулируется изменением тока возбуждения обмотки 4 индуктора 2. При скольжении якоря, равном 0,5, индуктор 2 стоит на месте, при дальнейшем повышении скольжения начинает вращаться в противоположную сторону. При этом направления моментов не изменяются.

Если ведомый вал соединить не с якорем, а со ступицей индуктора 2, то получится редукционно-реверсивная электромеханическая передача, способная менять направление и скорость вращения ведомого вала при постоянном направлении и скорости ведущего вала.

При использовании вала 1 якоря в качестве ведущего, а вала 12 - в качестве ведомого уюжно получить на выходе муфты более высокие обороты, чем на входе, при меньшем

моменте. В этом случае индуктор 2 создает основную э.д.с. в якоре и отстает от него по скорости вращения, а индуктор 3 обеспечивает дополнительную э.д.с. и опережает якорь, причем электромагнитный момент на индукторе 3 действует также в сторону его опережения. В этом случае выходной момент меньше момента двигателя. Изменив соотношение токов в обмотках на обратное (лоток индуктора

3 больше, чем индуктора 2), получают снижение оборотов ведомого вала 12 в сравнении с ведущим валом 1, сопровождающееся повышением момента. Муфту можно выполнить с внешним Т-образным якорем и внутренними индукторами и применить планетарную механическую передачу из прямозубых щестерен, а также со скользящим токоподводом, внутренним якорем и внешнил индуктором, имеющими равнос число полюсов.

Для смазки зубчатых 1 ередач и подшипников их можно поместить в масляную ванну при герметизации обмоток, а в контактных вариантах и токосъемников.

Предлагаемая муфта является по существу асинхронным вариатором, осуществляющим одновременно с изменением скорости вращения редуцирование вращающего момента при сохранении приблизительно постоянной передаваемой мощности. Конструктивно такой вариатор проще и надежнее фрикционных и гидравлических.

Предлагаемую конструкцию можно рассматривать также, как асинхронную каскадную муфту, состоящую из двух частей, одна из которых работает в режи.ме индукционной муфты и отдает энергию скольжения второй части, работающей в режиме двигателя, преобразующей эту энергию в механическую,

возвращаемую на вал первичного двигателя.

Предмет изобретения

1- Асинхронная муфта, содержащая два соосно расположенных индуктора с обмотками возбуждения и полюсами чередующейся полярности, общий для индукторов якорь с короткозамкнутой об.моткой, ведущий и ведо ый валы, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь и повышения к.п.д. при регулировании скорости, обращенные друг к другу торцы индукторов снабжены зубцами, входящими в зацепление с установленными в

средней части якоря шестерня.ми.

2.Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования скорости ведомого вала как вниз, так и вверх от скорости вращения ведущего

вала, последний соединен с якорем, а ведомый вал - с одним из индукторов.

3.Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности реверсирования и регулирования скорости ведомого

вала при неизменном направлении вращения и постоянстве скорости ведущего вала, кажды11 вал соод:л-1сп с одним из индукторов. Приоритет по пп. 2 и 3 исчислять с 23 августа 1973 г.

16

J