Электромеханическая передача Советский патент 1983 года по МПК H02K51/00 

Изобретение относится к электромеханическим передачам с индукционным тормозом и муфтой, и механическим дифференциалом, и может быть непользовано для регулирования частоты вращения производственных механизмов По основному авт. св. № 944003 известна электромеханическая передача, содержащая индукторы муфты и тор моза с обмотками возбуждения и П-образными магнитопроводами, якоря индукционной муфты и тормоза, ведущий, ротор, установленный- между якрр,ем1. индукционной муфты и ее индуктором, состоящий из двух ведущих ферромагнитных половин .с изоляционной проставкой между ними, ведущий вал передачи, соединенный с первым централ ным колесом дифференциала, ведомый нал передачи, соединенный с якорем индукционной муфты, водило, соединенное с одним из элементов муфты, дополнительную зубчатую передачу.f Электромеханическая передача снабжена также двумя дополнительными инду торами с обмотками возбуждения, зубчатым якорем, дополнительным; ведущим ротором и зубчатьв якорем, соединенные с основным индуктором и якорем, при этом основной и ддййлнительный зубчатые якоря жестко связаны между собой, дополнительный индуктор соединен с одним из зубчатых колес дополнительной передачи, второе зубчатое колесо которой соединено с вторым центральным колесом дифференциала, основной ведущий ротор соединен с водилом, а обращенные друг к другу полюсные выступы П-образных магнитопроводов снабжены зубчатыми, при этом проставки ведущих роторов размещены в зоне между зубчатыми магнитопроводов 1 }. , - Однако известное устройство имеет недостаточный КПД. Цель изобретения - повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено управляемой муфтой сцепления, полумуфты которой закреплены на двух центргшьных колесах дифференциала. На фиг. 1 схематически изображена предложенная электромеханическая передача; на фиг. 2 - фазовая плоскость, отображающая работу передачи. Электромеханическая передача содержит ведущий вал, на котором закреплено первое центральное колесо 1 зубчатого дифференциала, имеющего второе центральное колесо 2 и водило 3. Водило 3 связана с якорем 4 индукционной муфты, состоящим из двух ферромагнитных частей соединенных в средней части немагнитопроводным кольцом. Немагнитопроводное кольцо 5 установлено также на торце якоря. Сердечник 6, посаженный на ведомом валу передачи, имеет зубцы, явл щиеся полюсами муфты.Неподвижный магнитопровод состоит из корпуса 7, имеющего зубцы 8,. два кольца 9 без зубцов в воздушном зазоре и немагни топроводное кольцо 10 В корпусе установлены две обмотки возбуждения 11, В этом же корпусе установлены де тали второго индукционного элемента; кольца 12 без зубцов в воздушном зазоре, зубцы 13 и обмОтки возбуждения .14. Второй индукционный элемент имеет, кроме того, якорь 15, имеющий Немагнитопроводное кольцо в средней части и Немагнитопроводное кольцо 16 на торце, сердечник 17, закрепленный на ведомом валу передачи и .отделенный от сердечника и немагнито проводным кольцом 18. Якорь 15 связан конематически со вторым централь ным кольцом дополнительной передачей 19. На двух центральных колесах 1 и 2 дифференциала установлены полумуфты муфты сцепления 20. Электромеханическая передача работает следующим образом. Необходимо обеспечить малые часто ты вращения ведомого вала передачи; определяемые передаточным отношение;м и, равным отношению частоты вращени ведомого вала передачи к частоте вращения ведущего вала. Уровень U показан на фазовой плоскости (фиг. координатами и)и й, ш где U) - частоты вращения якорей ... .. 4 и 15. . Состояние дифференциала, т.е. частоты вращения его звеньев, может быть определено какой-либо точкой, принадлежащей отрезку СК (фиг. 2), так кд .частоты вращения звеньев ди ференциала связаны линейной зав.иси.мостьюi +.,.1, где относительная частота враще ния якоря 4 при неподвижном водиле 3; U),5p- относительная частота врат щения якоря 15 при неподвиж , ном центральном колесе 2. При требуемой малой частоте (зона 1 на фазовой плоскости фиг. 2) вращения ведомого вала обмотки возбуждения 11 включаются с одинаковым направлением токов, это приводит к работе первого индукционного элемента в режиме муфты, при котором якорь 4 увлекает за собой сердечник б (ведомый вал), Обмотки 14 второго индукционного элемента также в этом режиме включаются согласно, что приводит к работе и второго индукционного элемента в режиме муфты, при этом якорь 15 увлекает за собой сердечник 17 (ведомый вал) . Допустим, что состояние дифференциала на фазовой плоскости при этом изображается точкой oL. Тогда относительное скольжение (разность) часрот вращения якоря 4 и сердечника 6, деленная на частоту вращения ведущего вала передачи : в первом индукционном элементе равна У, (фиг. 2) . Относительное же скольжение во втором индукционном элементе равно У . Соотношение между У. и У устанавливается при условии равновесия дифференциала, которое сводится к условию равенства: относительного момента на якоре 4 - М относительного момента на якоре 15 15 М где . - соответственно моменты на якорях 4 и 15; М - момент на ведущем валу передачи. Из подобия треугольников СОК и /dNK устанавливаются w.c,-U-V V 50 С учетом приведенных уравнений получим ()-() Но левая часть одного из приведенных уравнений представляет собой сум:мерные относительные потери в обоих индукционных элементах, которые при ; определенных равны единице и Достигают нулевого значения при и--ид---:р Ш40 1А)(50 При этом изображающая точка на фазовой плоскости совпадает с точкой А (фиг 2) , с точкой 11ересечеВИЯ отрезка СК с отрезком ОВ, сов.падающим с биссектг исой угла СОК Действительно,.из подобия треугольников СОК и зледуе A 15ol4l Сйлп W,50 Откуда 40 .1SO Таким образом, первая зона работы I передачи ограничивается передаточным отношением U КПД в этой зоне изменяет ся в соответствии с одним из приведенны уравнений.. При сГремлении увеличить частоту вращения ведомого вала сверх значения, определяемого передаточным отношением Цд,обмотки возбуждения 11 включают встречно друг другу. Эт приводит к работе первого индукцион ного элемента в режиме тормоза, а второго - в режиме муфты (зона 2 . работы передачи на фиг. 2/. При передаточном отношении (фиг. 2) получим неподвижный якорь 4 и цолную синхронизацию вращения якоря 15 и сердечника 17 (ведомого вала). КПД передачи.в этом режиме достигает единицы. При стремлении увеличить частоту вращения ведомого вала сверх значения, определяемого передаточным отношением Ug, обмотки возбуждения 11 включают согласно, а обмотки возбуждения 14 - встречно друг другу. При зтом- 1ервый индукционный элемент работает в режиме муфты, а .второй - в режиме тормоза. При пере даточном отношении U ис(фиг.2) полу чйм неподвижный якорь 15 и полную синхронизацию якоря 4.и сердечника (ведомого вала). Четвертая ступень работы элёктроме ханической передачи достигается при включении муфты 20 и согласном вклю;чении обмоток возбуждения 14 второго . индукционного элемента, что приводит к работе второго индукционного эле мента в режиме муфты, обмотки возбУЖ дения 11 при этом обесточены. Но при включении муфты 20 весь зубчатый дифренциал блокируется (т.е. все центральные звенья дифференциала вращаются с одной скоростью). При этом вращение созвена 2, имеющего частоту вращения ведущего вала через зубчатую передачу 19 и через второй индукционный элемент, содержащий обмотки возбуждения 14, якорь 15 и сердечник 17, работающий в режиме муфтаг, передается на ведомый вал. Пятая ступень в работе электромеханической передачи достигается при отключении обмотоквозбуждения 14, согласном включении возбуждения 11, -что приводит к раооте первого индукционного элемента в режиме муфты, и включении муфты 20. В этом случае вращение со звена 3, имеющего скорость ведущего вала через первый индукционный элемент, содержащий якорь 4 и сердечник 6, работающий в режиме муфты, передается на ведбмый вал. Введение в систему простейшей управляемой муфты сцепления позволяет, по сравнению с прототипом, увеличить .число зон высоких значений КПД с трех до пяти, что позволяет увеличить наименьшее значение КПД при диапазоне регулирования Д, на величину Так, при ,10. Формула изобретения Электромеханическая передача по авт. св. № 944003, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью увеличения КПД, она снабжена управляемой муфтой сцепления, полумуфты которой закреплены на двух центральных колеса дифференциала. Источники информации, |принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 944003, кл. Н 02 К 51/00, 1980.

IS Jlf

17