Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в различных областях техники и на транспорте.The invention relates to the field of power engineering and can be used in various fields of technology and transport.
Известна возможность управления оборотами синхронного электродвигателя с помощью частотного регулирования. Однако при частотном управлении невозможно кардинально увеличить крутящий момент. Также известны различные схемы устройств синхронных электродвигателей. Они описаны в технической литературе. Например: Лищенко А.И. Синхронные двигатели с автоматическим регулированием возбуждения. Киев. Издательство «Техника», 1969, Копылов И.П. Электрические машины - 2-е издание, переработанное - Москва: Высшая школа; Логос, 2000, Ключев В.И. Теория электропривода. - Москва: Энергоатомиздат 1985. Наряду с многими положительными качествами синхронных электродвигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, это невозможность в широких пределах изменять частоту вращения. Она для синхронных электродвигателей величина постоянная.Known is the ability to control the speed of a synchronous motor using frequency regulation. However, with frequency control, it is impossible to dramatically increase the torque. Various circuits of synchronous electric motor devices are also known. They are described in the technical literature. For example: A. Lishchenko Synchronous motors with automatic excitation control. Kiev. Publishing house "Technique", 1969, Kopylov I.P. Electric machines - 2nd edition, revised - Moscow: Higher school; Logos, 2000, Key V.I. Theory of electric drive. - Moscow: Energoatomizdat 1985. Along with many positive qualities of synchronous electric motors, they have the main drawback that limits their application, it is the inability to widely vary the speed. It is a constant value for synchronous electric motors.
Задачей изобретения являются изменения на выходном валу синхронного электродвигателя в широких пределах оборотов и крутящего момента.The objective of the invention are changes on the output shaft of a synchronous motor over a wide range of revolutions and torque.
Поставленная цель достигается тем, что электродвигатель подключен на вход дифференциала, один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй выход подключен к статору вращающегося электромашинного генератора возбуждения синхронного электродвигателя, ротор которого жестко соединен с ротором электродвигателя, частично блокирует дифференциал силой индукции, и в результате изменяется передаточное отношение от ротора электродвигателя к выходному валу. Статор генератора возбуждения, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора возбуждения, увлекает статор за ротором. Это частично блокирует его и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала вокруг оси и передаточного отношения редуктора дифференциала. Взаимодействуя, эти две противоположно направленные силы уравновешивают в промежуточном состоянии суммарное передаточное отношение. При увеличении нагрузки на выходном валу он тормозится, скольжение в генераторе возбуждения увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение увеличивается, скорость вращения выходного вала уменьшается, а крутящий момент на выходе увеличивается. При увеличении индукционной силы, возникающей между ротором и статором генератора возбуждения скольжение между ними уменьшается, вращение элементов редуктора относительно друг друга уменьшается и движение на выходной вал в большей степени передается через вращение дифференциала вокруг оси, при этом суммарное передаточное отношение уменьшается, скорость вращения выходного вала возрастает, а крутящий момент уменьшается.This goal is achieved by the fact that the electric motor is connected to the differential input, one differential output is connected to the driven shaft, and the second output is connected to the stator of the rotating electromachine excitation generator of the synchronous electric motor, the rotor of which is rigidly connected to the rotor of the electric motor, partially blocks the differential by induction force, and as a result the gear ratio from the rotor of the electric motor to the output shaft changes. The stator of the excitation generator, connected to the differential, tends to rotate in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and the induction force that occurs when the rotor and stator of the excitation generator slip, carries the stator behind the rotor. This partially blocks it and reduces the transmission of rotation through the elements of the differential, reducing the total gear ratio, which consists of the rotation of the differential around the axis and the gear ratio of the differential gear. Interacting, these two oppositely directed forces balance the total gear ratio in an intermediate state. When the load on the output shaft increases, it slows down, the slip in the excitation generator increases, rotation is transmitted more through the differential elements, the total gear ratio increases, the rotation speed of the output shaft decreases, and the output torque increases. With an increase in the induction force that arises between the rotor and the stator of the excitation generator, the sliding between them decreases, the rotation of the gearbox elements relative to each other decreases, and the movement to the output shaft is more transmitted through the rotation of the differential around the axis, while the total gear ratio decreases, the rotation speed of the output shaft increases and torque decreases.
Изобретение поясняется рис. 1, на котором, для примера показан вариант устройства с дифференциалом по типу «механизма Давида».The invention is illustrated in Fig. 1, which, for example, shows a variant of the device with a differential according to the type of "David mechanism".
Вал 2 синхронного электродвигателя 1 соединен с ротором генератора возбуждения 3. Статор генератора возбуждения 4 имеет возможность вращаться вокруг вала 2 и соединен с центральным колесом 5, которое также свободно вращается на валу электродвигателя. По центральному колесу 5 обкатывается сателлит 6, установленный на водиле 7, которое соединено с валом 2. Сателлит 6 жестко соединен с сателлитом 8, который обкатывается по центральному колесу 9, соединенному с выходным валом электродвигателя 10. При вращении вала 2 водило 7 вращает колесо 9 в ту же сторону, а колесо 5 в сторону обратную. При этом центральное колесо 9 вращается с меньшей скоростью, но на него передается больший крутящий момент. Центральное колесо 5 стремится вращаться в обратную сторону. На него от дифференциала передается меньший крутящий момент. При наличии в цепи генератора возбуждения электрической нагрузки статор 4 вращающегося электромашинного генератора возбуждения электродвигателя увлекается силой индукции за его ротором 3 и частично блокирует дифференциал, заставляя выходной вал 10, соединенный с центральным колесом 9, вращаться быстрее. При увеличении нагрузки на выходном валу 10 выходной вал тормозится, скольжение между статором и ротором генератора возбуждения увеличивается, статор генератора возбуждения может остановиться и даже начать вращение в обратную сторону. При этом на выходном валу будет реализовываться максимальный крутящий момент, превышающий крутящий момент электродвигателя кратно передаточному отношению элементов дифференциала.The shaft 2 of the synchronous motor 1 is connected to the rotor of the excitation generator 3. The stator of the excitation generator 4 has the ability to rotate around the shaft 2 and is connected to the central wheel 5, which also rotates freely on the shaft of the electric motor. A satellite 6 mounted on the carrier 7, which is connected to the shaft 2, is driven around the central wheel 5. in the same direction, and the wheel 5 in the opposite direction. In this case, the central wheel 9 rotates at a lower speed, but more torque is transmitted to it. The central wheel 5 tends to rotate in the opposite direction. Less torque is transmitted to it from the differential. If there is an electric load excitation generator in the circuit, the stator 4 of the rotating electric machine excitation generator of the electric motor is carried away by the induction force behind its rotor 3 and partially blocks the differential, forcing the output shaft 10 connected to the central wheel 9 to rotate faster. When the load on the output shaft 10 increases, the output shaft is slowed down, the slip between the stator and the rotor of the excitation generator increases, the stator of the excitation generator can stop and even begin to rotate in the opposite direction. In this case, the maximum torque exceeding the electric motor torque that is a multiple of the gear ratio of the differential elements will be realized on the output shaft.
