RU218804U1 - Рекуператор электрифицированного транспортного средства, оснащенный маховиком с переменным моментом инерции - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в электротранспорте с целью экономии электроэнергии за счет рекуперации энергии торможения транспортного средства. Рекуператор электрифицированного транспортного средства, оснащенный маховиком с переменным моментом инерции содержит мотор-генератор, блок управления, соединенный с контактной сетью, и маховик с переменным моментом инерции. Причем вал маховика установлен вертикально на двух радиально-упорных роликовых подшипниках качения и одном упорном шариковом подшипнике, а торцовая поверхность центральной шестерни соединена с упругой муфтой, установленной на валу мотор-генератора. Техническим результатом является создание стационарного рекуператора электрифицированного транспортного средства, оснащенного маховиком с переменным моментом инерции, способного запасать энергию при торможении транспортного средства и затем отдавать ее при трогании с места и разгоне.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в электротранспорте с целью экономии электроэнергии за счет рекуперации энергии торможения транспортного средства.

Известен маховик с переменным моментом инерции (патент РФ №152458) (аналог), содержащий вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала. На концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней. Маховик имеет накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины, навитой вокруг вала, концы которой соединены с центральной шестерней и трехлучевым кронштейном.

Однако, применение такого маховика в электротранспорте (трамвае или троллейбусе) потребует увеличения его габаритов и массы, что затруднит его размещение внутри транспортного средства. Необходимо предложить такой вариант компоновки, который позволит эффективно накапливать кинетическую энергию при размещении накопителя энергии отдельно от транспортного средства.

Известен стационарный накопитель кинетической энергии, размещаемый отдельно от транспортного средства (www.kinemak.ru), (прототип) включающий маховик, мотор-генератор, и блок управления. При торможении электрифицированного транспортного средства электрическая энергия рекуперации подается на мотор-генератор накопителя, который раскручивает маховик. Для разгона транспортного средства мотор-генератор преобразует накопленную в маховике кинетическую энергию обратно в электрический ток и возвращает в контактную сеть.

В описанном устройстве применен маховик с постоянным моментом инерции большой массы, требующий значительное время для разгона до рабочей частоты вращения, при которой возможно эффективное накопление и отдача кинетической энергии. Недостатком данного накопителя являются потери энергии при разгоне маховика в начале рекуперативного торможения транспортного средства.

Задачей полезной модели является экономия электроэнергии за счет снижения потерь в процессе накопления кинетической энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для начала движения электрифицированного транспортного средства.

Техническим результатом является создание стационарного рекуператора электрифицированного транспортного средства, оснащенного маховиком с переменным моментом инерции, способного запасать энергию при торможении транспортного средства и затем отдавать ее при трогании с места и разгоне.

Технический результат достигается предлагаемым рекуператором электрифицированного транспортного средства, оснащенного маховиком с переменным моментом инерции (впоследствии - рекуператор), содержащим мотор-генератор, блок управления, соединенный с контактной сетью, и маховик с переменным моментом инерции. Маховик с переменным моментом инерции включает вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала. На концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней. В полости, образованной валом и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины, навитой вокруг вала, концы которой соединены с центральной шестерней и валом. Причем вал установлен вертикально на двух радиально-упорных роликовых подшипниках качения и одном упорном шариковом подшипнике. Торцовая поверхность центральной шестерни соединена с упругой муфтой, установленной на валу мотор-генератора.

На фиг.1 изображена схема компоновки рекуператора с контактной сетью и электрифицированным транспортным средством. На фиг.2 изображен рекуператор в нейтральном положении маховика со сложенными маховичными секторами. На фиг.3 изображена фронтальная проекция рекуператора в нейтральном положении маховика со сложенными маховичными секторами. На фиг.4 изображена фронтальная проекция рекуператора в положении, соответствующем рекуперативному торможению (накоплению энергии), с развернутыми маховичными секторами.

Рекуператор электрифицированного транспортного средства, оснащенный маховиком с переменным моментом инерции (фиг.1), содержит мотор-генератор 12, блок управления 13, соединенный с контактной сетью 14, и маховик с переменным моментом инерции 15. Маховик с переменным моментом инерции 15 включает вал 1, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн 2 и установлена с помощью подшипников 3 центральная шестерня 4 с возможностью поворота вокруг вала 1. На концах кронштейна 2 с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы 5 и зубчатые секторы 6, жестко соединенные друг с другом планками 7, причем зубчатые секторы 6 находятся в зацеплении с центральной шестерней 4. В полости, образованной валом 1 и центральной шестерней 4, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины 8, навитой вокруг вала 1, концы которой соединены с центральной шестерней 4 и валом 1. Причем вал 1 установлен вертикально на двух радиально-упорных роликовых подшипниках качения 9 и одном упорном шариковом подшипнике 10. Торцовая поверхность центральной шестерни 4 соединена с упругой муфтой 11, установленной на валу мотор-генератора 12.

Маховик с переменным моментом инерции работает следующим образом.

При отсутствии поблизости электрифицированного транспортного средства рекуператор находится в нейтральном положении (фиг.2, 3): вал мотор-генератора 12 и элементы маховика с переменным моментом инерции 15 неподвижны, маховичные секторы 5 прижаты к центру маховика усилием пружины 8 посредством зацепления зубчатых секторов 6 с центральной шестерней 4.

При рекуперативном торможении приближающегося электрифицированного транспортного средства (фиг.1) рекуперативный ток по контактной сети 14 подается через блок управления 13, который переводит мотор-генератор 12 в режим двигателя, приводя во вращение его вал. Вращение с вала мотор-генератора 12 через упругую муфту 11 передается на центральную шестерню 4. Центральная шестерня 4, преодолевая усилие пружины 8, поворачивается относительно вала 1, разворачивая зубчатые секторы 6 вместе маховичными секторами 5 и одновременно приводя во вращение вал 1 маховика с трехлучевым кронштейном 2 (фиг.4). При этом пружина 8 накапливает потенциальную энергию упругой деформации, а маховичные секторы 5 накапливают кинетическую энергию вращающихся масс.В конце цикла рекуперативного торможения маховик 15 продолжает свободно вращаться в раскрытом положении вместе с валом мотор-генератора 12.

Впоследствии, когда необходимо продолжить движение, накопленная энергия маховика используется для трогания с места и разгона электрифицированного транспортного средства. Для этого блок управления 13 переводит мотор-генератор 12 в режим генератора, и вращение с центральной шестерни 4 маховика посредством упругой муфты 11 передается на вал мотор-генератора 12. Причем, отдавая энергию, маховик стремится замедлиться, что приводит к уменьшению центробежных сил, действующих на маховичные секторы 5 и к их складыванию за счет действия пружины 8. При этом маховик отдает накопленную кинетическую энергию вращающихся маховичных секторов 5 и потенциальную энергию упругодеформированной пружины 8. Мотор-генератор 12 преобразует механическую энергию вращения в электроэнергию, которая через блок управления 13 возвращается в контактную сеть 14 и используется для трогания с места и разгона транспортного средства.

При этом возможность изменения момента инерции маховика, а также наличие упругого накопителя энергии, позволяет снизить потери энергии при рекуперативном торможении электрифицированного транспортного средства.

Таким образом, рекуператор, оснащенный маховиком с переменным моментом инерции, позволяет более эффективно накапливать энергию при рекуперативном торможении электрического транспортного средства и затем использовать ее для начала движения.

Claims (1)

1. Рекуператор электрифицированного транспортного средства, оснащенный маховиком с переменным моментом инерции, содержащий мотор-генератор, блок управления, соединенный с контактной сетью, и маховик с переменным моментом инерции, маховик с переменным моментом инерции включает вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала, на концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней, в полости, образованной валом и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины, навитой вокруг вала, концы которой соединены с центральной шестерней и валом, отличающийся тем, что вал установлен вертикально на двух радиально-упорных роликовых подшипниках качения и одном упорном шариковом подшипнике, а торцовая поверхность центральной шестерни соединена с упругой муфтой, установленной на валу мотор-генератора.

Images