RU2088033C1

RU2088033C1 - Controlled electromagnetic clutch

Info

Publication number: RU2088033C1
Application number: RU93040666A
Authority: RU
Inventors: В.П. Евдокимов; А.В. Индейкин
Original assignee: Петербургский государственный университет путей сообщения
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: vehicles, in particular, transmission of electric motor power to wheels without gear. SUBSTANCE: rotor 4 has two disks which are mounted in bearings. Rotor 7 is mounted on one of these disks. Stator of electric motor 8 is located on stator 1. Groups of plates 9 which are made from magnetically soft material and spaced with air gaps are located between disks of rotor 4 along its edge. Said plates are mounted for rotation along their longitudinal axes. This rotation is achieved by harp-like turn of plates of each group with respect to said axes. EFFECT: smooth regulation of gear ratio and direction of rotation. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для передачи вращения от ведущего вала к ведомому при обеспечении большой величины передаваемой мощности с возможностью плавного регулирования передаточного отношения при высоком КПД. Изобретение может быть использовано в транспортных средствах для передачи вращения от двигателя на колеса без использования коробки передач. Изобретение может быть использовано наиболее успешно в транспортных средствах, снабженных аккумулирующим энергию инерционным маховиком. The invention relates to devices for transmitting rotation from a drive shaft to a driven shaft while providing a large amount of transmitted power with the possibility of smooth adjustment of the gear ratio at high efficiency. The invention can be used in vehicles for transmitting rotation from an engine to wheels without using a gearbox. The invention can be used most successfully in vehicles equipped with an energy-saving inertial flywheel.

Различные устройства для передачи вращения от одного вала к другому с плавным регулированием передаточного отношения рассмотрены в [I] Такая передача может быть осуществлена, например, с помощью механического вариатора, гидравлической системы или системы "генератор-двигатель". Механические устройства и гидравлические устройства представляют собой громоздкие и ненадежные конструкции и не могут быть эффективно использованы для передачи большой мощности. Various devices for transmitting rotation from one shaft to another with smooth adjustment of the gear ratio are described in [I]. Such transmission can be carried out, for example, using a mechanical variator, a hydraulic system or a generator-engine system. Mechanical devices and hydraulic devices are bulky and unreliable designs and cannot be effectively used to transmit high power.

Использование системы "генератор-двигатель" приводит к увеличению габаритов, т.к. необходимо иметь две электрических машины. Однако главный недостаток таких систем обуславливается большими потерями в статорных обмотках генератора и двигателя, в системе управления и соединяющих их проводах. Большая величина этих потерь обуславливается протеканием через указанные обмотки электрического тока, передающего всю мощность от ведущего вала к ведомому. Эти потери, составляя главную часть (около 70%) общих потерь, сильно снижают к.п.д. системы. The use of the "generator-engine" system leads to an increase in size, because You must have two electric cars. However, the main drawback of such systems is caused by large losses in the stator windings of the generator and engine, in the control system and the wires connecting them. A large value of these losses is caused by the flow of electric current through these windings, transmitting all the power from the drive shaft to the follower. These losses, making up the main part (about 70%) of the total losses, greatly reduce the efficiency system.

Для передачи вращения может быть использована индукционная электромагнитная муфта скольжения, содержащая два коаксиально установленных ротора. В такой муфте вращение ротора, соединенного с ведущим валом, происходит в результате взаимодействия магнитного поля вихревых токов, наведенных в этом роторе, с полем создаваемых магнитной системой другого ротора (маховика). Для регулирования передаточного отношения в такой муфте используется статор, снабженный обмоткой возбуждения, при этом один из роторов располагается между статором и другим ротором. Такая конструкция муфты широко известна и описана, например, в [2] Плавное регулирование передаточного отношения достигается путем изменения тока в обмотке возбуждения статора. При этом, однако, изменяется скольжение, отклонение которого от номинальной (очень небольшой) величина приводит к резкому снижению к.п.д. Поэтому такие муфты нельзя использовать для плавного регулирования передаточного отношения в передачах большой мощности, используемых, например, в транспортных средствах. To transmit rotation, an induction electromagnetic slip clutch may be used, comprising two coaxially mounted rotors. In such a coupling, the rotation of the rotor connected to the drive shaft occurs as a result of the interaction of the magnetic field of the eddy currents induced in this rotor with the field created by the magnetic system of another rotor (flywheel). To regulate the gear ratio in such a clutch, a stator is used, equipped with an excitation winding, while one of the rotors is located between the stator and the other rotor. This design of the coupling is widely known and described, for example, in [2]. Smooth control of the gear ratio is achieved by changing the current in the stator excitation winding. In this case, however, the slip changes, the deviation of which from the nominal (very small) value leads to a sharp decrease in the efficiency Therefore, such couplings cannot be used to smoothly control the gear ratio in high power gears used, for example, in vehicles.

Кроме того, такие муфты не позволяют изменить направление вращения ротора, соединенного с ведомым валом, без изменения направления вращения ротора, соединенного с ведущим валом. In addition, such couplings do not allow changing the direction of rotation of the rotor connected to the driven shaft without changing the direction of rotation of the rotor connected to the drive shaft.

Настоящее изобретение направлено на создание управляемой электромагнитной муфты, позволяющей осуществлять плавное изменение передаточного отношения и направления вращения при сохранении высокого к.п.д. и обеспечении тем самым возможности использования такой муфты в передачах большой мощности, в частности, передачах транспортных средств. The present invention is directed to the creation of a controlled electromagnetic clutch that allows for a smooth change in the gear ratio and direction of rotation while maintaining a high efficiency and thereby making it possible to use such a clutch in high power transmissions, in particular vehicle transmissions.

Эта задача решается тем, что в управляемой электромагнитной муфте, содержащей коаксиально установленные статор и два ротора, первый из которых расположен между статором и вторым ротором, статор и второй ротор имеют один магнитную систему, а другой короткозамкнутую обмотку, первый ротор имеет группы последовательно расположенных по его окружности пластин из магнитомягкого материала, установленных вдоль оси муфты с образованием воздушных промежутков между пластинами и с возможностью поворота вокруг продольных осей, а муфта дополнительно содержит связанный с пластинами второго ротора механизм веерообразного разворота пластин каждой группы вокруг указанных продольных осей. This problem is solved in that in a controlled electromagnetic coupling containing a coaxially mounted stator and two rotors, the first of which is located between the stator and the second rotor, the stator and the second rotor have one magnetic system, and the other a short-circuited winding, the first rotor has groups of sequentially arranged its circumference of plates of soft magnetic material installed along the axis of the coupling with the formation of air gaps between the plates and with the possibility of rotation around the longitudinal axes, and the coupling is an additional comprises about associated with the plates of the second rotor reversal mechanism the fan-shaped plates of each group around said longitudinal axis.

Изменение направления и угла веерообразного разворота пластин первого ротора приводит соответственно к изменению направления и угла, на который поворачивается магнитное поле, создаваемое статором на каждом участке второго ротора при перемещении относительно этого участка пластин каждой группы, и тем самым к изменению направления и частоты вращения второго ротора при сохранении минимальной величины скольжения и максимального к.п.д. При этом, в отличие от системы "генератор-двигатель", достаточно иметь одну электрическую машину и нет необходимости в протекании переменного тока, обуславливающего большие потери, через статор, который в предлагаемой муфте выполнен в виде постоянных магнитов с обмотками возбуждения или естественных. A change in the direction and angle of the fan-shaped turn of the plates of the first rotor leads, respectively, to a change in the direction and angle by which the magnetic field is generated by the stator in each section of the second rotor when moving relative to this section of the plates of each group, and thereby to a change in the direction and frequency of rotation of the second rotor while maintaining a minimum value of slip and maximum efficiency In this case, unlike the generator-engine system, it is enough to have one electric machine and there is no need for the flow of alternating current, causing large losses, through the stator, which in the proposed coupling is made in the form of permanent magnets with excitation or natural windings.

Механизм разворота пластин может содержать кулисы с криволинейной поверхностью, опирающейся на опорную поверхность диска с возможностью качания их по этой поверхности и с клиновой поверхностью, входящей между пластинами, а также кольцо, входящее поверхностью с наружным радиусом в пазы кулис, магнитопровод, расположенный на внутреннем радиусе кольца, пружины, удерживающие кольца и прижимающие его к диску, а также расположенный на статоре электромагнит и средства его управления. The mechanism for turning the plates may contain a wings with a curved surface, resting on the supporting surface of the disk with the ability to swing them on this surface and with a wedge surface that enters between the plates, as well as a ring that enters a surface with an outer radius in the grooves of the wings, a magnetic circuit located on the inner radius rings, springs, holding rings and pressing it to the disk, as well as an electromagnet located on the stator and its controls.

На фиг. 1 изображан вид предлагаемой управляемой электромагнитной муфты сбоку, частично в разрезе; на фиг. 2 разрез по линии А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез по линии Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез по линии В-В на фиг. 1; на фиг. 5 разрез по линии Г-Г в зоне стержней 6 на фиг. 1; на фиг. 6а-6д поясняется принцип работы предлагаемой муфты на фиг. 7 изображается вид, аналогичный фиг. 2, но при развороте пластин ротора в другом направлении. In FIG. 1 shows a side view of the proposed controlled electromagnetic clutch, partially in section; in FIG. 2 is a section along line AA in FIG. one; in FIG. 3 is a section along line BB in FIG. one; in FIG. 4 is a section along line BB in FIG. one; in FIG. 5 is a section along the line G-G in the area of the rods 6 in FIG. one; in FIG. 6a-6d, the principle of operation of the proposed clutch in FIG. 7 is a view similar to FIG. 2, but when turning the rotor plates in a different direction.

В соответствии с фиг. 1 и 2 управляемая электромагнитная муфта содержит коаксиально расположенные статор 1, выполненный в виде постоянных магнитов с полюсами 1 а; кольцевой ротор 2, снабженный короткозамкнутой обмоткой, образованной медными стержнями 3, и кольцевой ротор 4, установленный между статором 1 и ротором 2. Ротор 2 установлен на подшипниках, опирающихся на подвижную опору 5, и предназначен, например, для установки на него колеса транспортного средства. In accordance with FIG. 1 and 2, the controlled electromagnetic coupling contains a coaxially located stator 1, made in the form of permanent magnets with poles 1 a; an annular rotor 2 provided with a squirrel-cage winding formed by copper rods 3, and an annular rotor 4 mounted between the stator 1 and the rotor 2. The rotor 2 is mounted on bearings supported by a movable support 5, and is intended, for example, for mounting a vehicle wheel on it .

Ротор 4 имеет два диска, радиально установленных на подшипниках, опирающихся на вал статора 1 и соединенных проходящими аксиально стержнями 6, два из которых показаны на фиг. 2. На одном из дисков расположен ротор 7, а на статоре 1 расположен статор электродвигателя 8 для равномерной подачи энергии в муфту, между дисками ротора 4 по его окружности установлено множество пластин 9, набранных с воздушным зазором из 3-4 листов магнитомягкой стали, обладающей высокой проводимостью и большой индукцией насыщения, например 27КХ. Пластины 9 разделены воздушными промежутками и установлены с возможностью поворота вокруг продольных осей. Для этого на концах пластин имеются цилиндрические части 9а, входящие в пазы, выполненные на внутренних сторонах дисков ротора 4. Между цилиндрическими частями 9а соседних пластин в этих пазах установлены ролики 10 (см. также фиг. 3), отделяющие пластины 9 друг от друга. The rotor 4 has two disks radially mounted on bearings, supported by the stator shaft 1 and connected by axially extending rods 6, two of which are shown in FIG. 2. A rotor 7 is located on one of the disks, and on the stator 1 there is a stator of an electric motor 8 for uniformly supplying energy to the clutch, between the disks of the rotor 4 along its circumference there are many plates 9, assembled with an air gap of 3-4 sheets of soft magnetic steel with high conductivity and large saturation induction, for example 27KX. The plates 9 are separated by air gaps and mounted rotatably around the longitudinal axes. To do this, at the ends of the plates there are cylindrical parts 9a included in the grooves made on the inner sides of the rotor disks 4. Between the cylindrical parts 9a of adjacent plates, rollers 10 are installed in these grooves (see also Fig. 3), which separate the plates 9 from each other.

В конструкции муфты, показанной на фиг. статор установлен внутри ротора с пластинами, а второй ротор снаружи. Возможен также вариант конструкции муфты, в котором статор установлен внутри ротора с пластинами, а второй ротор снаружи. Возможен и еще один вариант, в соответствии с которым магнитную систему имеет не статор, как показано на фиг. а вращающийся ротор, установленный на ведомом валу, в то время как статор имеет короткозамкнутую обмотку. In the coupling design shown in FIG. the stator is installed inside the rotor with plates, and the second rotor is outside. A variant of the coupling design is also possible, in which the stator is installed inside the rotor with plates, and the second rotor is outside. Another option is possible, according to which the magnetic system has a non-stator, as shown in FIG. and a rotating rotor mounted on the driven shaft, while the stator has a short-circuited winding.

Пластины 9 разделены стержнями 6 на одинаковые группы последовательно расположенных (см. фиг. 2) и связанных с механизмом веерообразного разворота пластин каждой группы. Механизм разворота пластин 9 имеет кулисы 11 (фиг. 1) с криволинейной поверхностью, опирающейся на опорную поверхность диска 4, с возможностью качания их по этой поверхности в двух направлениях и с клиновой поверхностью, входящей в воздушный зазор между пластин 9 (фиг. 4), а также кольцо 12, входящее поверхностью с наружным радиусом в пазы кулис, магнитопровод 13, расположенный на внутреннем радиусе кольца, пружины 14, удерживающие кольцо и прижимающие его к диску, а также расположенный на статоре электромагнит 15, средства его управления и пружины 16 с рычагами 17, обеспечивающие контакт пластин 9 с клиновыми поверхностями кулис 11. The plates 9 are divided by rods 6 into identical groups of successively arranged (see Fig. 2) and connected with the fan-shaped spread mechanism of the plates of each group. The turning mechanism of the plates 9 has a wings 11 (Fig. 1) with a curved surface resting on the supporting surface of the disk 4, with the possibility of swinging them on this surface in two directions and with a wedge surface included in the air gap between the plates 9 (Fig. 4) as well as a ring 12, which enters the side of the rocker with a surface with an outer radius, a magnetic circuit 13 located on the inner radius of the ring, springs 14 holding the ring and pressing it to the disk, and an electromagnet 15 located on the stator, its controls and springs 16 with levers 17, providing contact plates 9 with the wedge surfaces of the wings 11.

Ниже приводится описание работы предлагаемой муфты, которая поясняется также с помощью фиг. 6а-6д, схематически изображающих расположение пластин 9 ротора 4 относительно статора 1 и ротора 2 при разных положениях пластин 9 и ротора 4. Below is a description of the operation of the proposed coupling, which is also explained using FIG. 6a-6d, schematically showing the arrangement of the plates 9 of the rotor 4 relative to the stator 1 and the rotor 2 at different positions of the plates 9 and the rotor 4.

Ротор 4 вместе с пластинами 9 приводится во вращение электродвигателем 7,8. При этом силовые линии магнитного поля, создаваемого статором 1, проходят через пластины 9, магнитное сопротивление которых мало по сравнению с сопротивлением воздушных промежутков между ними. На каждой из фиг. 6а 6д показано направление одной из силовых линий магнитного поля статора 1, на некотором произвольно выбранном участке пространства при разных положениях ротора 4 и его пластин 9. При некотором среднем ("нейтральном") положении кольца 12 клиновые поверхности кулис 11 расположены относительно пластин 9 так, что все они занимают строго радиальное положение, т.е. такое, при котором каждая пластина 9 расположена по радиусу ротора 4. Такому расположению пластин 9 соответствует фиг. 6. Как легко видеть из фиг. 6, положение силовой линии магнитного поля статора 1 на данном участке пространства практически не будет изменяться при перемещении ротора 4 (т.к. все пластины расположены одинаково), если не считать небольших пульсаций магнитного поля, обуславливаемых зубцами статора 1 и промежутками между пластинами 9, аналогичных пульсациям, которые имеют место в обычных асинхронных двигателях. Поэтому магнитное поле, воздействующее на ротор 2, будет неподвижным и не будет индуцировать токи в стержнях 3 его короткозамкнутой обмотки. Таким образом, при нахождении кольца 12 в "нейтральном" положении, ротор 2 при вращении ротора 4 будет оставаться неподвижным. The rotor 4 together with the plates 9 is driven by an electric motor 7.8. In this case, the lines of force of the magnetic field created by the stator 1 pass through the plates 9, the magnetic resistance of which is small compared with the resistance of the air gaps between them. In each of FIG. 6a to 6e show the direction of one of the lines of magnetic field of the stator 1, in a randomly selected portion of space at different positions of the rotor 4 and its plates 9. At a certain average ("neutral") position of the ring 12, the wedge surfaces of the wings 11 are located relative to the plates 9 so that they all occupy a strictly radial position, i.e. such that each plate 9 is located along the radius of the rotor 4. This arrangement of the plates 9 corresponds to FIG. 6. It is easy to see from FIG. 6, the position of the magnetic field line of the stator 1 in this area of space will practically not change when the rotor 4 is moved (since all the plates are located identically), except for small pulsations of the magnetic field caused by the teeth of the stator 1 and the gaps between the plates 9, similar ripples that occur in conventional induction motors. Therefore, the magnetic field acting on the rotor 2 will be stationary and will not induce currents in the rods 3 of its short-circuited winding. Thus, when the ring 12 is in the “neutral” position, the rotor 2 will remain stationary when the rotor 4 rotates.

При перемещении кольца 12 с помощью увеличения МДС электромагнита вправо и влево клиновые поверхности кулис 11 выходят или входят в зазор между пластинами 9, заставляя их в каждой группе по одну сторону от середины этой группы поворачиваться в одну сторону, а находящиеся в каждой группе пластин 9 по другую сторону от середины этой группы поворачиваться в противоположную сторону. Тем самым достигается веерообразный разворот пластин 9 каждой группы "внутрь" или "наружу", в зависимости от того, в какую сторону относительно "нейтрального" положения перемещается кольцо 12. При веерообразном развороте пластин 9 угол наклона пластины относительно радиального направления тем больше, чем больше удаление ее от середины соответствующей группы пластин. When you move the ring 12 by increasing the MDS of the electromagnet to the right and left, the wedge surfaces of the wings 11 extend or enter the gap between the plates 9, forcing them to turn in one direction from the middle of this group in each group, and the plates 9 in each group the other side from the middle of this group is turning in the opposite direction. This results in a fan-shaped spread of the plates 9 of each group “in” or “out”, depending on which side the ring 12 moves relative to the “neutral” position. With a fan-shaped spread of the plates 9, the angle of inclination of the plate relative to the radial direction is greater, the larger its removal from the middle of the corresponding group of plates.

Положения, которые пластины 9 занимают при их веерообразном развороте "внутрь", показаны на фиг. 2. Положения, занимаемые пластинами 9 при их веерообразном развороте наружу, показаны на фиг. 7. The positions that the plates 9 occupy during their fan-shaped inward rotation are shown in FIG. 2. The positions occupied by the plates 9 during their fan-shaped outward rotation are shown in FIG. 7.

Веерообразному развороту пластин 9 "внутрь" соответствует фиг. 6б и 6в, в соответствии с которыми каждая группа пластин 9 условно содержит 7 пластин (фактически их гораздо больше). В соответствии с фиг. 6б силовая линия магнитного поля, проходящая через первые две пластины группы, будет иметь некоторый максимальный наклон относительно радиального направления, соответствующий наклону этих пластин. Очевидно, что при вращении ротора 4 в направлении, показанном на фиг. 6б и 6в стрелкой, наклон этой силовой линии будет постепенно уменьшаться до нуля, а затем снова возрастать, но уже в противоположную сторону в соответствии с изменением угла наклона последующих пластин этой группы. Наклон силовой линии в противоположную сторону достигнет максимума, когда в результате вращения ротора 4 на участок пространства, который на фиг. 6б занимали первые пластины группы, попадут последние пластины этой группы, как показано на фиг. 6в. Очевидно также, что такой поворот магнитного поля будет происходить на каждом участке ротора 2, пока мимо этого участка перемещаются пластины 9 одной и той же группы, после чего магнитное поле исчезает на время, пока мимо этого участка перемещаются пластины 9 одной и той же группы, после чего магнитное поле исчезает на время, пока мимо этого участка перемещается промежуток между разными группами пластин, а затем снова будет продолжать поворачиваться в первоначальном направлении. The fan-shaped spread of the plates 9 "inward" corresponds to FIG. 6b and 6c, in accordance with which each group of plates 9 conditionally contains 7 plates (in fact, there are much more). In accordance with FIG. 6b, the magnetic field line passing through the first two plates of the group will have a certain maximum inclination relative to the radial direction corresponding to the inclination of these plates. Obviously, when the rotor 4 is rotated in the direction shown in FIG. 6b and 6c by the arrow, the slope of this line of force will gradually decrease to zero, and then increase again, but in the opposite direction in accordance with a change in the angle of inclination of subsequent plates of this group. The slope of the power line in the opposite direction reaches its maximum when, as a result of rotation of the rotor 4, to a portion of the space, which in FIG. 6b occupied the first plates of the group; the last plates of this group will fall, as shown in FIG. 6c. It is also obvious that such a rotation of the magnetic field will occur in each section of the rotor 2, while the plates 9 of the same group move past this section, after which the magnetic field disappears for a while, while the plates 9 of the same group move past this section. after which the magnetic field disappears for a while, while the gap between different groups of plates moves past this section, and then again continues to turn in the original direction.

Таким образом, при вращении ротора 4 на которкозамкнутую обмотку ротора 2 будет в этом случае воздействовать вращающееся магнитное поле, частота вращения которого при данной частоте вращения ротора 4 будет тем больше, чем больше угол веерообразного разворота пластин 9. Это вращающееся поле будет наводить токи в отмотке ротора 2 и, взаимодействую с ними, заставлять ротор 2 вращаться, как это имеет место в обычном асинхронном двигателе. Как и в асинхронном двигателе, частота вращения ротора 2 будет приблизительно равна частоте вращения магнитного поля, отличаясь от последнего на небольшую величину, определяемую скольжением. Таким образом, изменяя угол веерообразного разворота пластин 9 путем изменения ЭДС электромагнита, можно плавно изменять частоту вращения ведомого ротора 2 без изменения частоты вращения ведущего ротора 4, т.е. плавно изменять передаточное отношение муфты. Thus, when the rotor 4 rotates, the short-circuited winding of the rotor 2 will in this case be affected by a rotating magnetic field, the rotation frequency of which at a given rotational speed of the rotor 4 will be the greater, the greater the angle of fan-shaped turn of the plates 9. This rotating field will induce currents in the unwinding rotor 2 and interacting with them, to make the rotor 2 rotate, as is the case in a conventional induction motor. As in an induction motor, the rotational speed of the rotor 2 will be approximately equal to the frequency of rotation of the magnetic field, differing from the latter by a small amount determined by sliding. Thus, by changing the angle of the fan-shaped turn of the plates 9 by changing the EMF of the electromagnet, it is possible to smoothly change the speed of the driven rotor 2 without changing the speed of the leading rotor 4, i.e. smoothly change the gear ratio of the clutch.

Веерообразному развороту пластин 9 "наружу" соответствуют фиг. 6г и 6д. Как легко можно видеть из рассмотрения фиг. 6г и 6д, в сопоставлении с фиг. 6б и 6в, при том же направлении вращения ротора 4, направление вращения магнитного поля в роторе 2 в этом случае изменяется на противоположное по сравнению с направлением его вращения при развороте пластин 9 "внутрь". В остальном работа муфты в этом случае не отличается от ее работы при развороте пластин 9 "внутрь". The fan-shaped spread of the plates 9 "out" corresponds to FIG. 6g and 6d. As can be easily seen from the consideration of FIG. 6d and 6d, in comparison with FIG. 6b and 6c, with the same direction of rotation of the rotor 4, the direction of rotation of the magnetic field in the rotor 2 in this case is reversed compared to the direction of its rotation when the plates 9 are turned “inward”. Otherwise, the operation of the coupling in this case does not differ from its operation when the plates 9 are turned “inward”.

В случае, если магнитную систему имеет ведомый ротор, а короткозамкнутую обмотку статор, вращающееся поле, создаваемое в статоре в результате искажения магнитного поля магнитной системы ведомого ротора развернутыми пластинами ведущего ротора, наводит в обмотке статора токи, магнитное поле которых, взаимодействуя с магнитным полем ведомого ротора, заставляет последний вращаться в направлении, зависящем от направления разворота пластин и частотой вращения, зависящей от угла указанного разворота, как и в случае, когда магнитную систему имеет статор, а короткозамкнутую обмотку ротор. If the magnetic system has a driven rotor, and a short-circuited stator winding, the rotating field created in the stator as a result of distortion of the magnetic field of the magnetic system of the driven rotor by the expanded plates of the leading rotor induces currents in the stator winding, the magnetic field of which interacts with the magnetic field of the driven rotor, causes the latter to rotate in a direction depending on the direction of rotation of the plates and the frequency of rotation, depending on the angle of the specified rotation, as in the case when the magnetic system and EET stator winding and short-circuited rotor.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет плавно изменять менять передаточное отношение электромагнитной муфты, а также направление вращения ротора муфты, соединенного с ведомым валом, без изменения направления вращения ротора, соединенного с ведущим валом. При этом в процессе изменения передаточного отношения и направления вращения сохраняется высокий к.п.д. т. к. эти изменения достигаются путем изменения частоты вращения магнитного поля без изменения величины скольжения. Это позволяет использовать предлагаемую муфту в передачах большой мощности, составляющей, например, несколько сот киловатт, в том числе в передачах транспортных средств. В отличие от системы "генератор-двигатель", предлагаемая муфта содержит только одну электрическую машину и поэтому обладает небольшими габаритами, и, самое главное, в ней не требуется подавать переменный ток в статор, что исключает возникающие в связи в этим потери и позволяет значительно повысить к.п.д. Thus, the present invention allows you to smoothly change the gear ratio of the electromagnetic clutch, as well as the direction of rotation of the rotor of the clutch connected to the driven shaft, without changing the direction of rotation of the rotor connected to the drive shaft. Moreover, in the process of changing the gear ratio and direction of rotation, a high efficiency is maintained. since these changes are achieved by changing the frequency of rotation of the magnetic field without changing the magnitude of the slip. This allows you to use the proposed clutch in the transmission of high power, comprising, for example, several hundred kilowatts, including in the transmission of vehicles. Unlike the generator-engine system, the proposed coupling contains only one electric machine and therefore has small dimensions, and, most importantly, it does not need to supply alternating current to the stator, which eliminates the losses resulting from this and can significantly increase efficiency

Как указывалось выше, в случае использования предлагаемой муфты в транспортном средстве, ротор 4 через вал 8 соединяется с двигателем, на ротор 2 устанавливается колесо транспортного средства, а управление магнитом 15 соединяется с педалью акселератора, с помощью которой в этом случае можно плавно регулировать скорость и направление движения транспортного средства без коробки скоростей. Очевидно, что такое регулирование было бы невозможно при использовании индукционной муфты известной конструкции, т.к. привело бы к большим потерям энергии при вращении ротора 2 со скоростями, отличающимися от некоторой номинальной величины, обеспечивающей небольшое скольжение. As mentioned above, in the case of using the proposed clutch in a vehicle, the rotor 4 is connected to the engine through the shaft 8, the vehicle wheel is mounted on the rotor 2, and the magnet control 15 is connected to the accelerator pedal, with which in this case it is possible to smoothly control the speed and vehicle direction without gearbox. Obviously, such regulation would be impossible using an induction coupling of a known design, because would lead to large energy losses during the rotation of the rotor 2 with speeds different from a certain nominal value, providing a small glide.

Использование предлагаемой муфты особенно эффективно в передаче транспортного средства, снабженного маховиком, запасающим энергию при торможении транспортного средства и отдающим ее при его разгоне. Маховик устанавливается в этом случае на ведущем роторе 4 (маховиками могут быть, например, упоминавшиеся выше диски ротора 4). При разгоне транспортного средства с помощью педали акселератора, управляющего электромагнитом 15, скорость вращения ротора 2 увеличивается до нужной величины за счет энергии, запасенной маховиком и передаваемой с помощью вращающегося поля, создаваемого благодаря развороту пластин 9. При торможении это вращающееся поле в результате изменения ЭДС электромагнита будет отставать от вращения ротора 2, обеспечивая передачу энергии от ротора 2 к ротору 4 и маховику. The use of the proposed clutch is particularly effective in the transmission of a vehicle equipped with a flywheel, storing energy when braking the vehicle and giving it away during acceleration. In this case, the flywheel is mounted on the driving rotor 4 (the flywheels may be, for example, the rotor 4 disks mentioned above). When accelerating the vehicle using the accelerator pedal that controls the electromagnet 15, the rotational speed of the rotor 2 increases to the desired value due to the energy stored by the flywheel and transmitted using the rotating field created by the rotation of the plates 9. When braking, this rotating field as a result of changes in the EMF of the electromagnet will lag behind the rotation of the rotor 2, providing energy transfer from the rotor 2 to the rotor 4 and the flywheel.

Claims

1. A controlled electromagnetic clutch containing a coaxially mounted stator and two rotors, the first of which is located between the stator and the second rotor, characterized in that the stator and the second rotor have one magnetic system and the other is a short-circuited winding, the first rotor has groups of series located along it the circumference of the plates of soft magnetic material installed along the axis of the coupling with the formation of air gaps between the plates and with the possibility of rotation around the longitudinal axes, and the coupling additionally The mechanism of fan-shaped rotation of the plates of each group around the indicated longitudinal axes is connected with the plates of the first rotor.

2. The clutch according to claim 1, characterized in that the plate turning mechanism comprises a wings with a curved surface resting on the supporting surface of the disk with the possibility of swinging them on this surface, and with a wedge surface included in the air gap between the plates, as well as a ring, entering the surface with an outer radius into the slides of the wings, a magnetic circuit located on the inner radius of the ring, springs holding the ring and pressing it to the disk, as well as an electromagnet located on the stator and its controls.