Электромеханическая передача Советский патент 1982 года по МПК H02K51/00 

(5) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА

1

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электромеханическим передачам с индукционным тормозом, муфтой и механическим дифференциалом, и может быть использовано для регулирования частоты вра- щения производственных механизмов.

Известна электромеханическая передача , содержащая индукционный тормоз и муфту, снабженную ведущим и Q ведомым роторами, и механический дифференциал, одно из центральных колес которого соединено с ведущим валом передачи и ведущим ротором муфты, другое центральное колесо - с ,5 ротором тормоза, а водило - с ведомым валом передачи и ведомым ротором муфты иИ

Электромеханическая передача этого типа имеет лишь.,две зоны вы- 20 сокого значения КПД.

Наиболее близкой к предлагаемой является электромеханическая передача, содержащая муфту с ведущим и.,

ведомым роторами, тормоз с ротором механический дифференциал и зубчатую передачу, индукторы муфты и тормоза установлены неподвижно на корпусе передачи и снабжены обмотками возбуждения, размещенными в кольцевых магнитопроводах, ведущий ротор муфты соединен с одним из звеньев механического дифференциала, ведомый зубчатый ротор муфты связан с ведомым валом передачи, ведущий вал передачи соединен с первым центральным колесом дифференциала, ведущий ротор муфты выполнен из двух ферромагнитных кольцевых частей, соединенных немагнитной вставкой 2.

Однако эта передача имеет ограниченные функциональные возможности. Кроме того, установка между ее эле-, ментами механизмов свободного хода не позволяет осуществить реверс ведомого вала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что передача снабжена дополнительной муфтой и тормозом, установленным соосно с основными тормозом и муфтой и аналогичными им по конструкции, при этом ведомые роторы муфты и роторы тормозов объединены в один зубчатый стакан, ферромагнитные части каждого из ведущих роторов муфт расположены напротив соответствующих индукторов муфт и тормозов, ведущий ротор основной муфты соединен с водилом, а ведущий ротор дополнительной муфты с колесом зубчатой передачи, которо кинематически связано со вторым цен ральным колесом дифференциала, а на соседних выступах кольцевых магнито проводов соответственно- основных и дополнительных муфт и тормозов выполнены зубцы. На фиг. 1 схематически изображена предложенная электромеханическая передача; на фиг. 2 - фазовая плоскость, отображающая работу передачи на фиг.3 кривые зависимости КПД, Электрюмеханическая передача содержит ведущий вал 1, на котором за реплено центральное колесо 2 йубчатого дифференциала, имеющего второе центральное колесо 3 и водило Ц Водило связано с ведущим ротором 5 индукционной муфты, состоящего из двух кольцевых Ферромагнитных частей, соединенных в средней части немагнитной вставкой 6. Немагнитопроводное кольцо 7 установлено также на торце ведущего ротора 5. Ведомый ротор 8 трубы с сердечником, посаженным на ведомый вал 9 передачи, имеет зубцы, являющиеся полюсами муфты. Неподвижный магнитопровод сотоит из корпуса 10с зубцами 11, двух колец 12 без зубцов в воз душном зазоре и немагнитопроводного кольца 13. В корпусе 10 установлены две обмотки 14 возбуждения. В этом же корпусе 10, установлены детали второго индукционного элемента: кол ца 15 без зубцов в воздушном зазоре зубцы 16 и обмотки 17 возбуждения. Второй индукционный элемент имеет, кроме того, ведущий ротор 18, имеющий немагнитопроводное кольцо 6 в средней части и немагнитопроводное кольцо 7 из торце, и ведомый ротор 19, закрепленный на ведомом ва34лу 9 передачи и отделенный от ведомого ротора 8 немагнитопроводным кольцом 20. Ведущий ротор 18 связан кинематически со вторым центральным колесом 3 дополнительной зубчатой передачей 21. Электромеханическая передача работает следующим образом. Малые частоты вращения ведомого вала 9 передачи, крторые необходимо обеспечить, определяются передаточным отношением Ц, т. е. отношением частоты вращения ведомого вала 9 передачи к частоте вращения ведущего вала 1ио. Уровень U . i-ivjDcnD U показан на фазовой плоскости (фиг.2 с координатами UJg- и u)g, соответствующими скоростям ведущих роторов 5 и 18 uJc -. lв W.r-T:f V wJ. 19шл Здесь же по оси ординйт откладывается относительная скорость ведомого вала 9 и. Состояние дифференциала, т.е. частоты вращения его звеньев, может быть определено какой-либо точкой, принадлежащей отрезку СК(фиг.2), так как частоты вращения звеньев дифференциала связаны линейной зависимостьюgS , g.) 50 leo где A)gQ- относительная частота вращения ротора 5 при неподвиж ном водиле k; Cu.rtQ- относительная частота вращения ротора 18 при неподвижном центральном колесе 3. При требуемой малой частоте (зона 1 на фазовой плоскости, фиг.2) вращения ведомого вала обмотки 14 возбуждения включаются с одинаковым направлением токов. Это приводит к ра боте первого индукционного элемента в режиме муфты, при котором ротор 5 увлекает за собой ведомый ротор 8. Обмотки 17 второго индукционного элемента также в этом режиме включаются согласно,, что приводит к работе и второго индукционного элемента в режиме муфты, при котором ведущий ротор 18 увлекает за собой ведомый ротор 19. Допустим, что состояние дифференциала на фазовой плоскости при этом изображается точкой d. , Тогда относительное скольжение ( разность ) частот вращения ротора 5 и ротора 8, деленная на частоту вращения ведущего вала 1 передачи в первом индукционном элементе равна уг(фиг.2 Относительное скольжение во втором индукционном элементе равно у-д. Со отношение между Yj и YIQ устанавлив ется из условия равновесия диффере циала, которое сводится к условию равенства относительного момента н роторе 5. ,-.-.4-,w У W ц)50 относительного момента на роторе 1 и .. 1 (ъ) - Ik. -- I V те Щ где М 5 и соответственно моменты на роторах 5 и 18; момент на ведущем ва лу 1 передачи, подобия треугольников СОК и LNK устанавливаем (3) из ур С учетом уравнений (2) нения k получаем ) . 50 т Левая часть уравнения 5 представляет собой суммарные относител ные потери в обоих индукционных эл ментах которые равны единице при и достигают нулевого значения при з ным отношением этой зоне и. . 1 в изменяется в соответствии с уравнением ( 5 ). При стремлении увеличить частоту вращения ведомого вала 9 сверх значения , определяемого передаточным отношением DA, обмотки }k возбуждения включают встречно друг другу, оставляя обмотки 17 возбуждения включенными согласно друг другу. Это приводит к работе первого индукционного элемента в режиме тормоза, а второго - в режиме муфты (2-ая зона работы передачи, фиг.2). При передаточном отношении (фиг.2) получает неподвижный ротор 5 и полную синхронизацию вращения ротора 18 и ведомого ротора 19. КПД передачи в этом режиме достигает единицы (фиг.З). При стремлении увеличить частоту вращения ведомого вала 9 сверх значения, определяемого передаточным отношением Ug , обмотки 1 4 возбуждения включают согласно, а обмотки 17 возбуждения встречно друг другу. При этом первый индукционный элемент работает в режиме муфты, а второй в режиме тормоза. При передаточном отношении ис(фиг.2) получаемый неподвижный ротор 18 и полную синхронизацию роторов 5 и 8. КПД передачи в этом режиме достигает единицы фиг.З Аналогично работает передача и при реверсе ведущего, вала 1 передачи. Введение в конструкцию электромеханической передачи дополнительного индукционного узла позволило расширить .ее функциональные возможности.

J-+ ffii,,

$Q t80 При этом изображающая точка на фазовой плоскости совпадает с точкой А (фиг.2 ) с точкой пересечения отрезка СК с отрезком ОВ, совпадающим с биссектрисой угла СОК. Действительно из подобия треугольников СОК и следует

и)

480

откуда

Таким образом, первая зона работы передачи ограничивается передаточ40

формула изобретения

Электромеханическая передача, содержащая муфту с ведущим и ведомым роторами, тормоз с ротором, механический дифференциал и зубчатую передачу, индукторы муфты и тормоза установлены неподвижно на корпусе передачи и снабжены обмотками возбуждения, размещенными в кольцевых магнитопроводах, ведущий ротор муфты соединен с одним из звеньев механического дифференциала, ведомый зубчатый ротор муфты связан с ведомым валом передачи, ведущий вал передачи соединен с первым центральным колесом дифференциала, при этом ведущий ротор муфты выполнен Vi3 двух ферромагнитных кольцевых частей, соединенных немагнитной вставкой, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, передача снабжена дополнитеЛьной муфтЬй и тормозом, аналогичными по конструкции основной муфте и тормозу соответственно и установленными соосно с ними, при этом ведомые роторы муфт и роторы тормозов объединены в один зубчатый стакан, ферромагнитные части каждого из ведущих роторов муфт расположены напротив соответствующих индукторов муфт и тормозов, ведущий ротор основ ной муфты соединен с водилом, а ве38дущий ротор дополнительной муфты с колесом зубчатой передачи, которое кинематически связано со вторым центральным колесом дифференциала, а на соседних выступах кольцевых магнитопроводов соответственно основных и дополнительных муфт и тормозов выполнены зубцы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 61669, кл. Н 02 К 49/01, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2878765/2 -07, кл. Н 02 К 51/00, 1980.

Wff и