RU2666023C1 - Hybrid power installation of technical equipment - Google Patents

Hybrid power installation of technical equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2666023C1
RU2666023C1 RU2017140157A RU2017140157A RU2666023C1 RU 2666023 C1 RU2666023 C1 RU 2666023C1 RU 2017140157 A RU2017140157 A RU 2017140157A RU 2017140157 A RU2017140157 A RU 2017140157A RU 2666023 C1 RU2666023 C1 RU 2666023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
electric machine
inductor
winding
rotor
Prior art date
Application number
RU2017140157A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Аркадьевич Егоров
Михаил Михайлович Панков
Евгений Аркадьевич Егоров
Аркадий Васильевич Егоров
Original Assignee
Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" (ПАО "АВТОВАЗ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" (ПАО "АВТОВАЗ") filed Critical Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" (ПАО "АВТОВАЗ")
Priority to RU2017140157A priority Critical patent/RU2666023C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666023C1 publication Critical patent/RU2666023C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/12Asynchronous induction motors for multi-phase current

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to hybrid power plants. Hybrid power plant of a technical equipment comprises an electric storage device, a gear mechanism, a heat engine and an electric machine. Gear mechanism contains the central gears, the carrier, the pinion-satellite, connected with the carrier. Electromachine contains an inductor and a rotor. Driver of the planetary gear is connected to the engine. Hybrid power plant is provided with a friction clutch designed to inhibit the first central gear of the gear mechanism.
EFFECT: increased compactness of the power plant.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к системам автономного энергоснабжения технических средств, а именно к гибридным силовым установкам.The invention relates to systems of autonomous energy supply of technical means, namely to hybrid power plants.

Под техническими средствами заявитель понимает любые стационарные или мобильные установки, в том числе транспортные средства, содержащие в своем составе тепловой двигатель, электрическую машину, накопитель электрической энергии, трансмиссию и рабочие органы.By technical means the applicant understands any stationary or mobile installations, including vehicles containing a heat engine, an electric machine, an electric energy storage device, a transmission and working bodies.

Под тепловым двигателем заявитель подразумевает любое снабженное валом устройство, осуществляющее преобразование энергии топлива, генерируемой в процессе его окисления кислородом воздуха, в механическую энергию вращения вала.By a heat engine, the applicant means any device equipped with a shaft that converts the energy of the fuel generated during its oxidation by atmospheric oxygen into mechanical energy of rotation of the shaft.

Под электрической машиной заявитель подразумевает любое снабженное валом и выводами электрической обмотки устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии, подведенной к выводам обмотки, в механическую энергию вращения вала, а также механической энергии вращения вала в электрическую энергию, транспортируемую к выводам обмотки.By an electric machine, an applicant means any device equipped with a shaft and terminals of an electrical winding that converts electrical energy supplied to the terminals of the winding into mechanical energy of rotation of the shaft, as well as mechanical energy of rotation of the shaft into electrical energy transported to the terminals of the winding.

Под накопителем электрической энергии заявитель подразумевает и электрохимические аккумуляторы, и электрохимические конденсаторы, снабженные присоединительными выводами, которые, в свою очередь, выполнены тем или иным образом (в том числе с помощью электронных преобразующих устройств) электрически соединенными с выводами электрической машины.By an electric energy storage device, the applicant means both electrochemical batteries and electrochemical capacitors equipped with connecting leads, which, in turn, are made in one way or another (including using electronic converting devices) electrically connected to the terminals of an electric machine.

Под рабочим органом заявитель подразумевает любое устройство, посредством которого техническое средство выполняет полезную работу, а также любое устройство, посредством которого техническое средство принимает ту или иную конфигурацию, необходимую для выполнения полезной работы.By a working body, an applicant means any device by which a technical tool performs useful work, as well as any device by which a technical tool takes one or another configuration necessary to perform useful work.

Под трансмиссией, исключительно в контексте данного изобретения, заявитель подразумевает совокупность узлов и агрегатов, посредством которой осуществляется передача крутящего момента, генерируемого тепловым двигателем и/или электрической машиной, к рабочему органу технического средства.By transmission, exclusively in the context of the present invention, the applicant means a combination of units and assemblies by means of which the transmission of torque generated by a heat engine and / or electric machine to the working body of the technical means is carried out.

Под потребителем электрической энергии заявитель подразумевает любое устройство, посредством которого происходит преобразование подводимой к нему электрической энергии в полезную работу рабочего органа или трансмиссии.By the consumer of electric energy, the applicant means any device by which the electrical energy supplied to it is converted into the useful work of a working body or transmission.

Из патентов US 4707629, 4МПК H02K 47/08, публ. 17.11.1987, US 4805295, 4МПК H02K 47/08, публ. 21.02.1989, известна электрическая машина, включающая в себя коаксиально расположенные неподвижно установленный индуктор (лат. inductor, возбудитель - устоявшийся термин, применяемый для обозначения данного узла в электромашинах постоянного тока; в электромашинах переменного тока, обычно, применяют термин статор), снабженный обмоткой возбуждения, и установленный с возможностью вращения ротор (устоявшийся термин, применяемый для обозначения данного узла в электромашинах переменного тока; в электромашинах постоянного тока, обычно, применяют термин якорь), снабженный коллектором, контактными кольцами, а также обмоткой постоянного тока и обмоткой переменного тока, уложенными в пазы ротора. При этом выводы обмотки постоянного тока выполнены соединенными с пластинами коллектора, а обмотки переменного тока - с контактными кольцами. Выводы обмотки возбуждения индуктора и выводы обмотки ротора постоянного тока, последние посредством контактно-щеточного узла со щетками и соответствующих пластин коллектора, выполнены с возможностью гальванического соединения с выводами источника постоянного тока (накопителя электроэнергии). Выводы обмотки ротора переменного тока, посредством другого контактно-щеточного узла со щетками и соответствующих им контактных колец, выполнены с возможностью гальванического соединения с потребителем электрической энергии, требующим для своей работы переменного тока. При этом электрическая машина представляет собой обратимый вращающийся преобразователь, выполненный не только с возможностью работы от источника постоянного тока (вид тока) и подачи к потребителю электрической энергии переменного тока, но и с возможностью работы от источника переменного тока (вид тока) и подачи к потребителю электрической энергии постоянного тока.From patents US 4707629, 4MPK H02K 47/08, publ. 11/17/1987, US 4805295, 4MPK H02K 47/08, publ. 02/21/1989, an electric machine is known, which includes a coaxially located fixed-mounted inductor (Latin inductor, pathogen - a well-established term used to refer to this node in DC electric machines; in AC electric machines, the term stator is usually used), equipped with a winding excitation, and a rotor installed with the possibility of rotation (a well-established term used to refer to this unit in AC electric machines; in DC electric machines, usually use anchor yn) provided with collector, slip rings, and the DC coil and an AC coil, stacked in rotor slots. In this case, the conclusions of the DC winding are made connected to the collector plates, and the AC windings are made with slip rings. The conclusions of the excitation winding of the inductor and the conclusions of the winding of the DC rotor, the latter by means of a contact-brush assembly with brushes and the corresponding collector plates, are made with the possibility of galvanic connection with the conclusions of the DC source (electric energy storage). The conclusions of the AC rotor winding, by means of another contact-brush assembly with brushes and corresponding slip rings, are made with the possibility of galvanic connection with a consumer of electric energy, which requires alternating current for its operation. In this case, the electric machine is a reversible rotary converter made not only with the possibility of working from a direct current source (type of current) and supplying AC electric energy to the consumer, but also with the possibility of working from an alternating current source (type of current) and supplying to the consumer electric energy of direct current.

Из патента US 3913004, 2МПК Н02М 7/64, публ. 14.10.1975, известна электрическая машина, включающая в себя коаксиально расположенные неподвижно установленный индуктор, снабженный радиально расположенными постоянными магнитами, и установленный с возможностью вращения ротор, снабженный коллектором, контактными кольцами, а также обмотками постоянного и переменного тока, уложенными в пазы ротора. Выводы обмотки постоянного тока выполнены соединенными с пластинами коллектора, а обмотки переменного тока с контактными кольцами. Выводы обмотки постоянного тока, посредством контактно-щеточного узла со щетками и соответствующих пластин коллектора, выполнены с возможностью гальванического соединения с выводами накопителя электрической энергии. Выводы обмотки переменного тока, посредством другого контактно-щеточного узла со щетками и соответствующих контактных колец, выполнены с возможностью гальванического соединения с потребителем электрической энергии. При этом в описании к патенту указано, что обмотка постоянного тока, преимущественно, имеет меньшее количество витков, чем обмотка переменного тока, что один из изготовленных авторами преобразователей, содержал четыре коллекторные щетки и 20 ламелей коллектора, обмотки постоянного тока содержали такое количество витков, чтобы приводить во вращение ротор с частотой 1750 оборотов в минуту при питании обмоток от источника постоянного напряжения 48 В током величиной 25 А. В то же самое время обмотки переменного тока содержали такое число витков, чтобы обеспечивать питание потребителя электрической энергии переменным током 32 А при напряжении 110 В с частотой 60 Гц. Соотношение мощностей - 1200 Вт на входе и 3520 Вт на выходе (примечание заявителя: для активной нагрузки; для активно-реактивной нагрузки P=UIcosϕ). При этом в статье «Сверхэффективный мотор-генератор Роберта Александера», размещенной на интернет ресурсе http://electrik.info/main/fakty/1268-motor-generator-roberta-aleksandera.html, статья просмотрена 02.10.2017, указано, что в октябре 1975 года Роберт Александер, один из авторов патента US 3913004, представил публике электромобиль с модернизированной электрической машиной, который перемещался со скоростью 36 миль в час. Электрическая машина была переделана таким образом, чтобы напряжение на выходе ее обмотки переменного тока составляло 12 В. При этом обмотка постоянного тока упомянутой машины получала питание от накопителя электрической энергии, ротор приводил в действие гидравлическую и воздушную системы электромобиля, а накопитель электрической энергии (в данном случае аккумуляторная батарея), в свою очередь, получал заряд от обмотки переменного тока.From patent US 3913004, 2MPK Н02М 7/64, publ. 10/14/1975, an electric machine is known, which includes a coaxially located fixed mounted inductor equipped with radially arranged permanent magnets, and a rotor mounted for rotation, equipped with a collector, slip rings, and also DC and AC windings laid in the grooves of the rotor. The findings of the DC winding are made connected to the collector plates, and the AC windings with slip rings. The findings of the DC winding, through a contact-brush assembly with brushes and corresponding collector plates, are made with the possibility of galvanic connection with the conclusions of the electric energy storage device. The conclusions of the AC winding, through another contact-brush assembly with brushes and corresponding contact rings, are made with the possibility of galvanic connection with the consumer of electrical energy. Moreover, in the description of the patent it is indicated that the DC winding mainly has fewer turns than the alternating current winding, that one of the converters made by the authors contained four collector brushes and 20 collector lamellas, the DC windings contained such a number of turns so that to rotate the rotor with a frequency of 1750 rpm when feeding the windings from a 48 V DC source with a current of 25 A. At the same time, the AC windings contained such a number of turns, To provide power to the electric energy consumer alternating current 32 A at a voltage of 110 V with a frequency of 60 Hz. The power ratio is 1200 W at the input and 3520 W at the output (applicant's note: for active load; for active-reactive load P = UIcosϕ). At the same time, in the article “Robert Alexander’s Super-efficient Motor Generator” posted on the Internet resource http://electrik.info/main/fakty/1268-motor-generator-roberta-aleksandera.html, the article was viewed on 02.10.2017, it is indicated that in October 1975, Robert Alexander, one of the authors of the patent US 3913004, presented to the public an electric car with a modernized electric machine, which moved at a speed of 36 miles per hour. The electric machine was redone so that the voltage at the output of its AC winding was 12 V. In this case, the DC winding of the mentioned machine was powered by an electric energy storage device, the rotor powered the hydraulic and air systems of the electric vehicle, and the electric energy storage device (in this battery case), in turn, received a charge from the AC winding.

Из заявки US 2010/0184560 А1, 6МПК B60W 10/08, B60W 30/18, Н02Р 27/00, B60K 1/04, публ. 22.07.2010, известен электромобиль, включающий в себя тяговый электродвигатель (электромашину) переменного тока, три электрохимических (один из которых вспомогательный/резервный, два - поочередно подключаемые) и один емкостной накопители электрической энергии, а также два двигателя-генератора, контроллер состояния накопителей электроэнергии, силовой трансформатор и зарядное устройство. Любой из двигателей-генераторов содержит приводной электродвигатель (электромашину) постоянного тока, сконфигурированный для работы, по меньшей мере, с одним электрогенератором (электромашиной) переменного тока. При этом электрогенераторы переменного тока питают тяговый электродвигатель, а через контроллер, силовой трансформатор и зарядное устройство, один из накопителей электрической энергии. Данный электромобиль, по информации заявителя, характеризуется увеличенным выбегом без подзарядки от внешних источников электрической энергии.From the application US 2010/0184560 A1, 6MPK B60W 10/08, B60W 30/18, Н02Р 27/00, B60K 1/04, publ. 07/22/2010, an electric car is known that includes an alternating current traction electric motor (electric machine), three electrochemical (one of which is auxiliary / standby, two are alternately connected) and one capacitive electric energy storage device, as well as two generator motors, a drive status controller electricity, power transformer and charger. Any of the motor generators contains a direct current electric motor (electric machine) configured to operate with at least one alternating current electric generator (electric machine). In this case, alternating current generators power the traction electric motor, and through the controller, power transformer and charger, one of the electric energy storage devices. This electric vehicle, according to the applicant, is characterized by increased run-out without recharging from external sources of electric energy.

Из патента RU 2556075, 6МПК H02K 3/12, H02K 17/00, публ. 10.07.2015, известна асинхронная электрическая машина, включающая в себя коаксиально расположенные неподвижно установленный явно полюсный или неявно полюсный индуктор, снабженный обмоткой возбуждения, и установленный с возможностью вращения ротор, снабженный короткозамкнутой обмоткой типа беличьей клетки. Обмотка возбуждения индуктора выполнена многожильным кабелем, содержащим некоторое количество изолированных и электрически не связанных между собой проводников, часть из которых выполнена с возможностью подключения к источнику переменного тока (вид тока), а часть с возможностью подключения к потребителю электрической энергии (переменного тока). В описании к патенту указано, что данная электрическая машина выполнена с возможностью одновременной работы и в режиме электродвигателя, и в режиме электрогенератора. При этом указано, что выполнение обмотки многожильным кабелем позволяет уменьшить величину емкостной составляющей сопротивления электрических цепей машины, а выполнение обмоток концентрическими обеспечивает возможность использования резонансных явлений.From patent RU 2556075, 6MPK H02K 3/12, H02K 17/00, publ. 07/10/2015, an asynchronous electric machine is known, including a coaxially located fixedly mounted explicitly pole or implicit pole inductor equipped with an excitation winding, and a rotor mounted with the possibility of rotation, equipped with a short-circuited squirrel cage winding. The field coil of the inductor is made by a multicore cable containing a number of insulated and electrically unconnected conductors, some of which are made with the possibility of connecting to an alternating current source (type of current), and part with the possibility of connecting electric energy (alternating current) to a consumer. The description of the patent states that this electric machine is capable of simultaneous operation both in electric motor mode and in electric generator mode. It is indicated that the implementation of the winding with a multicore cable allows to reduce the value of the capacitive component of the resistance of the electrical circuits of the machine, and the implementation of the concentric windings makes it possible to use resonance phenomena.

Из патента RU 2436220, 6МПК H02K 17/16, H02K 17/22, H02K 3/04, публ. 10.12.2011, известен короткозамкнутый ротор асинхронной электрической машины, включающий в себя вал и коаксиально закрепленный на валу, посредством диэлектрической, предпочтительно магнитодиэлектрической, втулки, магнитопровод, сформированный в виде кругового цилиндра. Магнитопровод может быть выполнен составным, сформированным продольно расположенными, как вариант, радиально шихтованными, стержнями с аксиальной электропроводностью (магнитомягкая сталь), и двумя оппозитно расположенными, относительно стержней, лобными коротко замыкающими перемычками, сформированными, предпочтительно, из неферромагнитного электропроводящего материала (медь, алюминий). Магнитопровод может быть также выполнен в виде стальной трубы, снабженной щелеобразными перфорационными окнами. Данное техническое решение обеспечивает уменьшение массы ротора и повышение эффективности его охлаждения.From patent RU 2436220, 6MPK H02K 17/16, H02K 17/22, H02K 3/04, publ. 12/10/2011, a squirrel-cage rotor of an asynchronous electric machine is known, which includes a shaft and is coaxially fixed to the shaft by means of a dielectric, preferably magnetodielectric, sleeve, a magnetic core formed in the form of a circular cylinder. The magnetic circuit can be made of composite, formed longitudinally arranged, as an option, radially loaded, rods with axial electrical conductivity (soft steel), and two opposed, located relative to the rods, frontal short-circuit jumpers, formed, preferably, of non-ferromagnetic electrically conductive material (copper, aluminum ) The magnetic circuit can also be made in the form of a steel pipe equipped with slit-like perforation windows. This technical solution provides a decrease in the mass of the rotor and increase the efficiency of its cooling.

Из патента RU 2091967, 6МПК H02K 23/44, публ. 27.09.1997, известна асинхронная электрическая машина, включающая в себя контактно-щеточный узел со щетками, а также коаксиально расположенные ротор и индуктор. Ротор содержит кольцеобразный шихтованный магнитопровод с пазами и уложенную/сформированную в пазах магнитопровода обмотку. Индуктор содержит цилиндрический шихтованный магнитопровод с пазами, уложенную в пазах магнитопровода обмотку, и коллектор. Контактно-щеточный узел выполнен установленным неподвижно, а индуктор и ротор с возможностью вращения. При этом ротор выполнен кинематически связанным с валом приводного двигателя (тепловой двигатель или электрическая машина), а вал индуктора с трансмиссией технического средства (входные вал, шестерня, зубчатое колесо, шкив…). Обмотка ротора выполнена короткозамкнутой, типа беличьей клетки. Щетки контактно-щеточного узла выполнены с возможностью, с одной стороны, прилегания к коллектору, а с другой стороны, с возможностью соединения обмотки индуктора с источником постоянного тока. При этом электрическая машина может работать либо в двигательном режиме, либо в режиме генератора, о чем есть соответствующее упоминание в описании к патенту RU 2349014. В случае работы электрической машины в режиме двигателя, она является усилителем механической мощности, в котором выходная механическая мощность, передаваемая ротору от приводного двигателя, суммируется с механической мощностью, развиваемой на валу индуктора, при питании обмотки индуктора от источника постоянного тока - в данном решении Iи=const, Uнэ=var, при этом якорь вращается с опережением ротора (ротор асинхронных электродвигателей переменного тока вращается с отставанием, относительно вращающегося магнитного поля индуктора).From patent RU 2091967, 6MPK H02K 23/44, publ. 09/27/1997, an asynchronous electric machine is known, which includes a contact-brush assembly with brushes, as well as a coaxially located rotor and inductor. The rotor contains a ring-shaped lined magnetic circuit with grooves and a winding laid / formed in the grooves of the magnetic circuit. The inductor contains a cylindrical lined magnetic circuit with grooves, a winding laid in the grooves of the magnetic circuit, and a collector. The contact-brush assembly is made stationary, and the inductor and rotor are rotatable. In this case, the rotor is made kinematically connected with the shaft of the drive motor (heat engine or electric machine), and the inductor shaft with transmission of technical equipment (input shaft, gear, gear, pulley ...). The rotor winding is made short-circuited, like a squirrel cage. The brushes of the contact-brush assembly are made with the possibility, on the one hand, of fitting to the collector, and on the other hand, with the possibility of connecting the inductor winding to a DC source. In this case, the electric machine can operate either in the motor mode or in the generator mode, as mentioned in the description of the patent RU 2349014. In the case of the electric machine in the engine mode, it is a mechanical power amplifier in which the output mechanical power transmitted the rotor from the drive motor, is summed up with the mechanical power developed on the inductor shaft when feeding the inductor winding from a DC source - in this solution Ii = const, Une = var, while the armature rotates advancing the rotor (rotor AC induction motors rotate with a delay with respect to the rotating magnetic field of an inductor).

Из патента RU 2349014, 6МПК H02K 16/00, H02K 47/02, H02K 51/00, публ. 10.03.2009, известна асинхронная торцевая электрическая машина, включающая в себя контактно-щеточный узел со щетками переменного тока, контактно-щеточный узел со щетками постоянного тока, а также аксиально расположенные ротор и индуктор, каждый из которых выполнен с возможностью вращения. При этом ротор выполнен кинематически связанным с валом приводного двигателя. Ротор содержит кольцеобразный шихтованный магнитопровод и короткозамкнутую обмотку. Индуктор содержит кольцеобразный шихтованный магнитопровод, трехфазную обмотку переменного тока, обмотку постоянного тока, торцевой коллектор, ламели которого выполнены соединенными с обмоткой постоянного тока, и контактные кольца, выполненные соединенными с трехфазной обмоткой переменного тока. В описании к патенту указано, что данная электрическая машина является электромеханическим преобразователем, в котором электрическая энергия источника постоянного тока (вид тока), подводимая к обмотке постоянного тока индуктора, и механическая энергия приводного двигателя, передаваемая на ротор, суммируются с преобразованием в электрическую энергию переменного тока, генерируемую в обмотке переменного тока (вид тока) индуктора.From patent RU 2349014, 6MPK H02K 16/00, H02K 47/02, H02K 51/00, publ. 03/10/2009, an asynchronous end-face electric machine is known, including a contact-brush assembly with AC brushes, a contact-brush assembly with DC brushes, and also an axially arranged rotor and inductor, each of which is rotatable. In this case, the rotor is made kinematically connected with the shaft of the drive motor. The rotor contains an annular lined magnetic circuit and a short-circuited winding. The inductor comprises a ring-shaped lined magnetic core, a three-phase AC winding, a direct current winding, an end collector, the lamellas of which are made connected to a direct current winding, and slip rings made connected to a three-phase alternating current winding. The description of the patent states that this electric machine is an electromechanical converter in which the electric energy of a direct current source (type of current) supplied to the DC winding of the inductor and the mechanical energy of the drive motor transmitted to the rotor are summed up with the conversion into alternating electric energy current generated in the alternating current winding (type of current) of the inductor.

По информации интернет ресурса https://geographyofrussia.com/osobennosti-razmeshheniya-naseleniya-na-territorii-zemli/, информация просмотрена 02.10.2017, с учетом уточнений полученных на ресурсах https://www.syl.ru/article/109407/naselenie-germanii-chislennost-plotnost-i-natsionalnyiy-sostav, http://countymeters.info/ru/Japan/, http://www.statdata.ru/nasel_regions средняя плотность населения в мире - 45 чел/км2. Для половины суши плотность населения составляет менее 1 чел/км2, а на 1/4 - она колеблется от 1 до 10 чел/км2. На земном шаре можно выделить 6 регионов с наибольшей плотностью населения (свыше 100 чел/км2):According to the Internet resource https://geographyofrussia.com/osobennosti-razmeshheniya-naseleniya-na-territorii-zemli/, the information was viewed on October 2, 2017, taking into account the updates received on the resources https://www.syl.ru/article/109407 / naselenie-germanii-chislennost-plotnost-i-natsionalnyiy-sostav, http://countymeters.info/ru/Japan/, http://www.statdata.ru/nasel_regions the average population density in the world is 45 people / km 2 . For half of the land, the population density is less than 1 person / km 2 , and for 1/4 it ranges from 1 to 10 people / km 2 . On the globe, 6 regions with the highest population density (over 100 people / km 2 ) can be distinguished:

- Восточноазиатский (Восточный Китай, Япония (348 чел/км2), КНДР, республика Корея).- East Asian (East China, Japan (348 people / km 2 ), DPRK, Republic of Korea).

- Южноазиатский (Индо-Гангская низменность, Южная Индия).- South Asian (Indo-Gangetic lowland, South India).

- Юго-Восточноазиатский (Индонезия, Таиланд, Филиппины, Малайзия, Вьетнам, Мьянма).- Southeast Asian (Indonesia, Thailand, Philippines, Malaysia, Vietnam, Myanmar).

- Европейский (Европа без северной ее части).- European (Europe without its northern part).

- Северо-Восточный район США.- Northeastern United States.

- Западноафриканский регион (долина Нила и низовья Нигера - страны: Нигерия Бенин, Гана).- West African region (Nile Valley and lower Niger - countries: Nigeria Benin, Ghana).

Среди плотно заселенных стран встречаются как индустриальные, сильно урбанизированные страны (Великобритания, Бельгия, ФРГ 530…74 чел/км2, средняя 230)), так и аграрные страны с резким перевесом сельского населения (Индия, Индонезия, Бангладеш). Аналогичная ситуация и среди редко заселенных государств, к числу которых относятся как высокоразвитые страны - Россия, средняя плотность населения 9 чел на 1 км2 (плотность населения в европейской части 27 чел/км2, в центральном экономическом районе, где проживает одна пятая населения страны, 62 чел/км2, в г. Москва с 4910 человек на 1 км2, г Санкт-Петербург 3724 человек на 1 км2, Севастополь 481 чел на 1 км2.), Канада и Австралия, средняя плотность населения, соответственно, 3 и 2 чел/км2, так и экономически отсталые - Монголия, Ливия, Суринам (2-3 чел/км2).Among densely populated countries meet both industrial heavily urbanized countries (UK, Belgium, Germany ... 530 74 persons / km 2, the average 230)) and agrarian country with a sharp margin of the rural population (India, Indonesia, Bangladesh). The situation is similar among the sparsely populated states, which include highly developed countries - Russia, with an average population density of 9 people per 1 km 2 (population density in the European part is 27 people / km 2 in the central economic region, where one fifth of the country's population lives , 62 people / km 2 , in Moscow with 4910 people per 1 km 2 , St. Petersburg 3724 people per 1 km 2 , Sevastopol 481 people per 1 km 2. ), Canada and Australia, the average population density, respectively, 3 and 2 people / km 2 , and economically backward - Mongolia, Libya, Suriname (2-3 people / km 2 ).

По информации интернет ресурса:According to the Internet resource:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B3%D0%BB%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8, и иллюстративного к нему материала:https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B3%D0%BB%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0 % B8% D0% B8_% D0% A0% D0% BE% D1% 81% D1% 81% D0% B8% D0% B8, and illustrative material:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Urban_Aggl_omerations_in_Russia_of_More_than_1_Million_People_2020.png, 38% населения России проживает на территории агломераций с численностью населения более 1 млн. человек. Информация просмотрена 02.10.2017.https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Urban_Aggl_omerations_in_Russia_of_More_than_1_Million_People_2020.png, 38% of the Russian population lives in agglomerations with a population of more than 1 million. Information viewed 02.10.2017.

В таблице, приведенной ниже, показано влияние площади поперечных сечений медных проводов, составляющих двухпроводную линию, и амплитуд транспортируемого линией тока на длину линии при условии, что падение напряжения в линии составляет 2%, а питание осуществляется от источника постоянного напряжения (IНЭ=var, UНЭ=const) с напряжением 12 В.The table below shows the effect of the cross-sectional area of the copper wires making up the two-wire line and the amplitudes of the current transported by the line on the line length, provided that the voltage drop in the line is 2% and the power is supplied from a constant voltage source (I NE = var , U NE = const) with a voltage of 12 V.

Figure 00000001
Figure 00000001

Приведенные в таблице значения взяты на интернет ресурсе http://www.samelectric.ru/komponenty/vy-bor-secheniya-provoda-dlya-postoyannogo-toka.html, информация просмотрена 02.10.2017. Не заполненные ячейки таблицы отмечают случаи, когда амплитуда тока, передаваемого по линии, превышает максимально допустимые, для провода данного сечения, значения. Приведенная таблица, косвенно, иллюстрирует материалоемкость трансформирующего, распределяющего и передающего электроэнергию оборудования. При этом следует отметить, что в отличие от углеводородных накопителей энергии (разного рода танки, баллоны), электрические накопители характеризуются несоизмеримо более высокой удельной (на единицу запасенной энергии) стоимостью.The values given in the table are taken on the Internet resource http://www.samelectric.ru/komponenty/vy-bor-secheniya-provoda-dlya-postoyannogo-toka.html, the information was viewed on 02.10.2017. Not filled cells of the table indicate cases when the amplitude of the current transmitted along the line exceeds the maximum allowable values for the wire of this section. The above table, indirectly, illustrates the material consumption of transforming, distributing and transmitting electricity equipment. It should be noted that, unlike hydrocarbon energy storage devices (various tanks, cylinders), electric storage devices are characterized by a disproportionately higher specific (per unit of stored energy) cost.

Исходя из анализа плотности распределения населения по территории России, материалоемкости трансформирующего, распределяющего и передающего электроэнергию оборудования, можно предположить, что электромобили могут быть востребованы исключительно населением городских агломераций или полицентрических конурбаций, обладающих мощными развитыми электросетями. При этом массовое исключение тепловых двигателей из обихода, неизбежно приведет к необходимости переустройства электросетевого хозяйства агломераций.Based on the analysis of the density of population distribution over the territory of Russia, the material consumption of transforming, distributing and transmitting electricity equipment, it can be assumed that electric cars can only be claimed by the population of urban agglomerations or polycentric conurbations with powerful developed electric networks. At the same time, the mass exclusion of heat engines from everyday life will inevitably lead to the need to reorganize the agglomeration electric grid facilities.

По данным интернет ресурса:According to the Internet resource:

http://meteo.ru/pogoda-i-klimat/93-klimaticheskie-usloviya/179-klimaticheskie-usloviya-na-territorii-rossii среднегодовая и средне сезонная температура воздуха, осредненная по территории России, за период с 1946 г. по 2006 г. находилась в интервале от минус 0,5°С до плюс 1°С.http://meteo.ru/pogoda-i-klimat/93-klimaticheskie-usloviya/179-klimaticheskie-usloviya-na-territorii-rossii average annual and average seasonal air temperature averaged over the territory of Russia for the period from 1946 to 2006 was in the range from minus 0.5 ° С to plus 1 ° С.

Из интернет ресурса:From the Internet resource:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%82_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8 известно, что климатическая норма января в России составляет минус 14,5°С, в том числе:https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%82_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1 % 81% D0% B8% D0% B8 it is known that the January climatic norm in Russia is minus 14.5 ° С, including:

- в Центральном федеральном округе -9,4°С,- in the Central Federal District -9.4 ° С,

- в Северо-Западном федеральном округе -12,4°С,- in the North-West Federal District -12.4 ° С,

- в Южном федеральном округе -4,2°С,- in the Southern Federal District -4.2 ° С,

- в Приволжском федеральном округе -13,4°С,- in the Volga Federal District -13.4 ° С,

- в Уральском федеральном округе -19,0°С,- in the Ural Federal District -19.0 ° С,

- в Сибирском федеральном округе -22,6°С,- in the Siberian Federal District -22.6 ° С,

- в Дальневосточном федеральном округе -23,0°С.- in the Far Eastern Federal District -23.0 ° С.

Исходя из климатических условий, в которых проживает населения России, а также существующего на сегодняшний день технического уровня накопителей электрической энергии, многие из которых термозависимы, полный отказ от технических средств, оснащенных тепловыми двигателями, на территории России, не рационален.Based on the climatic conditions in which the Russian population lives, as well as the current technical level of electric energy storage devices, many of which are temperature dependent, a complete rejection of technical equipment equipped with heat engines in Russia is not rational.

Из интернет ресурса https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%81-%D0%ВС%D0%ВЕ%D0%В1%D0%В8%D0%ВВ%D1%8C, информация просмотрена 18.10.2017, известна гибридная силовая установка технического средства (Ё-мобиль), включающая в себя тепловой двигатель, кинематически связанную с валом теплового двигателя главную электрическую машину, выполненную с возможностью работы в качестве генератора электрической энергии (при работающем тепловом двигателе) или в качестве электродвигателя (при запуске теплового двигателя), а также накопитель электрической энергии, присоединительные выводы которого, посредством блока управления, соединены с выводами главной электрической машины. Данная гибридная силовая установка также включает в себя одну или две, в зависимости от схемы колесной формулы технического средства - 2×4 или 4×4) вспомогательных электрических машины, каждая из которых выполнена с возможностью работы в или режиме электродвигателя (режим движения технического средства) или в режиме электрогенератора/рекуператора (режим торможения технического средства), присоединительные выводы любой из которых, посредством блока управления, соединены с выводами накопителя электрической энергии.From the Internet resource https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%81-%D0%ВС%D0%В%D0%В1%D0%В8%D0%ВВ%D1%8C, information was viewed on 10/18/2017 , a hybrid propulsion system of a technical means (E-mobile) is known, including a heat engine kinematically connected to a shaft of a heat engine, a main electric machine configured to operate as a generator of electric energy (when the heat engine is running) or as an electric motor (when starting a heat engine), as well as an electric energy storage device, connecting leads cerned, via a control unit, connected to the main terminals of the electrical machine. This hybrid propulsion system also includes one or two, depending on the scheme of the wheel formula of the technical means - 2 × 4 or 4 × 4) auxiliary electric machines, each of which is made with the possibility of working in or electric motor mode (mode of movement of the technical means) or in the mode of an electric generator / recuperator (technical equipment braking mode), the connecting leads of any of which, by means of a control unit, are connected to the terminals of the electric energy storage device.

Одним из недостатков данного технического решения является полное обездвиживание технического средства при отказе главной электрической машины и разряде накопителя энергии при совершенно исправном тепловом двигателе.One of the disadvantages of this technical solution is the complete immobilization of the technical equipment in the event of a failure of the main electric machine and the discharge of energy storage with a perfectly functioning heat engine.

В качестве прототипа изобретения принята известная из патента RU 2629648, 7МПК B60K 6/00, Р16Н 3/00, публ. 31.08.2017 гибридная силовая установка технического средства, содержащего трансмиссию. Гибридная силовая установка включает в себя накопитель электрической энергии, зубчатый механизм, тепловой двигатель, электрическую машину и обгонную муфту. Зубчатый механизм содержит водило, по меньшей мере, одну одновенцовую шестерню - сателлит с внешними зубьями, а также коаксиально расположенные первое центральное зубчатое колесо с внешними зубьями (солнечную шестерню) и второе центральное центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями (коронную шестерню). Сателлит (сателлиты) выполнен(ы) расположенным(и) с образованием зубчатого зацепления с венцами коронной и солнечной шестерен, соединенным(и), с возможностью вращения, с водилом зубчатого механизма. Вал теплового двигателя выполнен соединенным, с возможностью передачи вращения, с водилом зубчатого механизма. Трансмиссия технического средства выполнена соединенной, с возможностью передачи вращения, с коронной шестерней зубчатого механизма. Вал электрической машины выполнен соединенным, посредством обгонной муфты, с солнечной шестерней зубчатого механизма. При этом в одном из вариантов реализации изобретения показано, что гибридная силовая установка может содержать фрикционный механизм, выполненный с возможностью удержания (стопорения), на ряде режимов работы, солнечной шестерни зубчатого механизма.As a prototype of the invention adopted known from the patent RU 2629648, 7MPK B60K 6/00, P16H 3/00, publ. 08/31/2017 hybrid powerplant of a technical tool containing a transmission. The hybrid power plant includes an electric energy storage device, a gear mechanism, a heat engine, an electric machine and an overrunning clutch. The gear mechanism includes a carrier, at least one identical gear - a satellite with external teeth, as well as a first central gear with external teeth (sun gear) coaxially located and a second central central gear with internal teeth (crown gear). The satellite (satellites) is made (s) located (s) with the formation of gearing with the crowns of the crown and sun gears, connected (s), with the possibility of rotation, with the carrier gear mechanism. The shaft of the heat engine is made connected, with the possibility of transmitting rotation, with the carrier of the gear mechanism. The transmission of the technical means is made connected, with the possibility of transmitting rotation, with the ring gear of the gear mechanism. The shaft of the electric machine is made connected by overrunning clutch with the sun gear of the gear mechanism. Moreover, in one embodiment of the invention it is shown that the hybrid power plant may contain a friction mechanism configured to hold (lock), in a number of operating modes, the sun gear of the gear mechanism.

Цитированная гибридная силовая установка, в отличие от предыдущего решения, содержит только одну электрическую машину, при этом она, как и в предыдущем решении, обеспечивает ограниченное по расстоянию перемещение технического средства при отказе теплового двигателя, но, в отличие от предыдущего решения, неограниченное по расстоянию (с учетом периодических дозаправок топливом и при наличии двигателя с самовоспламенением) перемещение технического средства при отказе электрической машины (при условии, что запуск теплового двигателя осуществлен). Среди недостатков технического решения RU 2629648 следует выделить наличие обгонной муфты - устройства точной механики, применение которой оправдано в силовых установках, содержащих электрическую машину, магнитопроводы которой близки к насыщению.The cited hybrid propulsion system, in contrast to the previous solution, contains only one electric machine, while it, as in the previous solution, provides limited distance movement of the technical equipment in case of failure of the heat engine, but, unlike the previous solution, unlimited in distance (taking into account periodic refueling and in the presence of a self-ignition engine) the movement of a technical device in case of failure of an electric machine (provided that the heat engine is started onstvlen). Among the shortcomings of the technical solution RU 2629648, it is necessary to highlight the presence of an overrunning clutch - a precision mechanics device, the use of which is justified in power plants containing an electric machine whose magnetic circuits are close to saturation.

Задачей изобретения было создание гибридной силовой установки технического средства, не содержащей в своем составе обгонной муфты, оснащенной одной электрической машиной, пригодной для использования в составе массового выпускаемых технических средств небольшой мощности, обеспечивающей ограниченную по времени эксплуатацию технического средства при отказе теплового двигателя и относительно длительную, по времени, эксплуатацию, при отказе электрической машины.The objective of the invention was the creation of a hybrid power plant of a technical device that does not contain an overrunning clutch, equipped with one electric machine, suitable for use as a part of mass produced technical equipment of low power, providing a limited-time operation of the technical equipment in the event of a heat engine failure and relatively long on time, operation, in case of failure of the electric machine.

Задача решается в гибридной силовой установке технического средства, включающей в себя накопитель электрической энергии, зубчатый механизм, тепловой двигатель и электрическую машину. Где зубчатый механизм содержит центральные зубчатые колеса, водило, а также по меньшей мере, одну шестерню-сателлит с внешними зубьями, соединенную, с возможностью вращения, с водилом зубчатого механизма, электрическая машина содержит индуктор и ротор, водило зубчатого механизма выполнено кинематически, с возможностью передачи вращения, соединенным с валом теплового двигателя.The problem is solved in a hybrid propulsion system of a technical device, which includes an electric energy storage device, a gear mechanism, a heat engine, and an electric machine. Where the gear mechanism comprises central gears, a carrier, and also at least one satellite gear with external teeth, rotatably connected to the carrier of the gear mechanism, the electric machine comprises an inductor and a rotor, the carrier of the gear mechanism is kinematically configured transmission of rotation connected to the shaft of the heat engine.

Задача решается тем, что:The problem is solved in that:

- Первое и второе центральные зубчатые колеса зубчатого механизма выполнены расположенными аксиально, снабженными внешними зубьями,- The first and second central gears of the gear mechanism are axially arranged, provided with external teeth,

- шестерня - сателлит выполнена снабженной первым и вторым аксиально разнесенными зубчатыми венцами,- gear - satellite is equipped with first and second axially spaced gear rims,

- шестерня - сателлит выполнена установленной с образованием зубчатого зацепления между зубьями ее первого венца и зубьями первого центрального зубчатого колеса, а также с образованием зубчатого зацепления между зубьями ее второго венца и зубьями второго центрального зубчатого колеса,- gear - the satellite is made installed with the formation of gearing between the teeth of its first ring gear and the teeth of the first central gear wheel, as well as with the formation of gearing between the teeth of its second ring gear and the teeth of the second central gear wheel,

- электрическая машина выполнена цилиндрической, содержащей установленный с возможностью вращения ротор, включающий в себя кольцеобразный магнитопровод и короткозамкнутую обмотку, а также установленный с возможностью вращения индуктор, включающий в себя вал, контактные кольца, шихтованный цилиндрический магнитопровод с пазами и размещенную в пазах силовую, преимущественно, трехфазную обмотку переменного тока, выводы которой выполнены гальванически соединенными с контактными кольцами.- the electric machine is made cylindrical, containing a rotor mounted rotatably, including an annular magnetic circuit and a short-circuited winding, as well as a rotationally mounted inductor including a shaft, slip rings, a lined cylindrical magnetic circuit with grooves and a power, mainly located in the grooves , a three-phase AC winding, the terminals of which are galvanically connected to the contact rings.

- электрическая машина выполнена снабженной установленным неподвижно контактно-щеточным узлом силовой обмотки переменного тока, сформированным с возможностью взаимодействия его щеток с контактными кольцами индуктора,- the electric machine is equipped with a fixed motionless brush assembly of the AC power winding, formed with the possibility of interaction of its brushes with the contact rings of the inductor,

- ротор электрической машины выполнен кинематически, с возможностью передачи вращения, соединенным с водилом зубчатого механизма,- the rotor of the electric machine is made kinematically, with the possibility of transmitting rotation, connected to the carrier of the gear mechanism,

- вал индуктора электрической машины выполнен кинематически, с возможностью передачи вращения, соединенным с первым центральным зубчатым колесом зубчатого механизма,- the inductor shaft of the electric machine is made kinematically, with the possibility of transmitting rotation, connected to the first Central gear of the gear mechanism,

- второе центральное зубчатое колесо зубчатого механизма выполнено с возможностью кинематического соединения с трансмиссией технического средства.- the second Central gear of the gear mechanism is made with the possibility of kinematic connection with the transmission of technical equipment.

- гибридная силовая установка выполнена снабженной фрикционной муфтой, выполненной с возможностью торможения первого центрального зубчатого колеса зубчатого механизма.- the hybrid power plant is equipped with a friction clutch made with the possibility of braking the first Central gear of the gear mechanism.

Задача, дополнительно, может решаться тем, что индуктор электрической машины снабжен контактными кольцами вспомогательной обмотки, вспомогательной, преимущественно, трехфазной обмоткой переменного тока, размещенной в пазах магнитопровода индуктора, выводы которой выполнены гальванически соединенными с контактными кольцами вспомогательной обмотки, а также тем, что электрическая машина выполнена снабженной установленным неподвижно контактно-щеточным узлом вспомогательной обмотки, выполненным с возможностью взаимодействия его щеток с кольцами вспомогательной обмотки индуктора.The task can be further solved by the fact that the inductor of the electric machine is equipped with contact rings of the auxiliary winding, an auxiliary, mainly three-phase AC winding, located in the grooves of the inductor magnetic circuit, the terminals of which are galvanically connected to the contact rings of the auxiliary winding, as well as the fact that the electric the machine is equipped with a stationary fixed contact-brush assembly of the auxiliary winding, configured to interact with its brush to with the rings of the auxiliary winding of the inductor.

Изобретение поясняется Фиг. 1, где изображена кинематическая схема предлагаемой ГСУ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows the kinematic diagram of the proposed GSU.

Изобретение может быть реализовано в гибридной силовой установке технического средства, содержащего трансмиссию, включающей в себя силовой и вспомогательный накопители электрической энергии (не покзаны), зубчатый механизм, тепловой двигатель и электрическую машину.The invention can be implemented in a hybrid power plant of a technical tool containing a transmission, including a power and auxiliary storage of electrical energy (not shown), a gear mechanism, a heat engine and an electric machine.

Зубчатый механизм выполнен содержащим первое 1 и второе 2 аксиально расположенные зубчатые колеса, каждое из которых снабжено зубчатым венцом с внешними зубьями, предпочтительно с одинаковым количеством зубьев, а также водило 3 и, по меньшей мере, одну шестерню-сателлит, снабженную двумя, первым 4 и вторым 5, аксиально разнесенными зубчатыми венцами с внешними зубьями, предпочтительно с одинаковым количеством зубьев. Шестерня - сателлит выполнена установленной с образованием зубчатого зацепления между зубьями ее первого 4 венца и зубьями первого 1 центрального зубчатого колеса, а также с образованием зубчатого зацепления между зубьями ее второго 5 венца и зубьями второго 2 центрального зубчатого колеса. Шестерня - сателлит выполнена соединенной, с возможностью вращения, с водилом 3 зубчатого механизма, которое, в свою очередь, выполнено кинематически, с возможностью передачи вращения, соединенным с валом теплового двигателя (не показаны). При этом второе 2 центральное зубчатое колесо зубчатого механизма выполнено с возможностью кинематического, с возможностью передачи вращения, соединения с трансмиссией технического средства (не показана).The gear mechanism is made up of the first 1 and second 2 axially spaced gear wheels, each of which is equipped with a gear ring with external teeth, preferably with the same number of teeth, as well as a carrier 3 and at least one satellite gear equipped with two, the first 4 and the second 5, axially spaced gears with external teeth, preferably with the same number of teeth. Gear - satellite is made installed with the formation of gearing between the teeth of its first 4 crowns and the teeth of the first 1 central gear wheel, and also with the formation of gearing between the teeth of its second 5 crowns and the teeth of the second 2 central gear. Gear - satellite is made connected, rotatably, with carrier 3 of the gear mechanism, which, in turn, is made kinematically, with the possibility of transmission of rotation, connected to the shaft of the heat engine (not shown). Moreover, the second 2 central gear wheel of the gear mechanism is made with the possibility of kinematic, with the possibility of transmitting rotation, connection with the transmission of technical equipment (not shown).

Электрическая машина содержит коаксиально расположенные индуктор 6 и ротор 7, выполненные с возможностью вращения. Ротор 7 электрической машины выполнен снабженным кольцеобразным шихтованным или магнитодиэлектрическим магнитопроводом и короткозамкнутой обмоткой 8 типа беличьей клетки, известной по использованию в роторах асинхронных электрических машин. Индуктор 6 электрической машины выполнен снабженным валом, а также цилиндрическим, преимущественно, неявнополюсным, шихтованным магнитопроводом с пазами и уложенной в пазы магнитопровода n-фазной, преимущественно трех фазной, силовой обмоткой (не показана) переменного тока, а также, в соответствии с числом фаз и принятой схемой соединения силовых фазных обмоток, контактными кольцами 9.The electric machine contains a coaxially arranged inductor 6 and a rotor 7, made with the possibility of rotation. The rotor 7 of the electric machine is equipped with a ring-shaped laden or magnetodielectric magnetic circuit and a short-circuited winding 8 of the squirrel cage type, known for the use of asynchronous electric machines in rotors. The inductor 6 of the electric machine is made with a supplied shaft, as well as a cylindrical, mainly implicit pole, lined magnetic circuit with grooves and an n-phase, mainly three phase, power winding (not shown) of alternating current laid in the grooves of the magnetic circuit, as well as in accordance with the number of phases and the adopted connection diagram of the power phase windings, slip rings 9.

Индуктор электрической машины может быть выполнен снабженным дополнительно уложенной в пазы магнитопровода вспомогательной, n-фазной, преимущественно трех фазной, обмоткой (не показана) переменного тока и соответственно выполненными контактными кольцами 10. При этом контактные кольца силовой и вспомогательной обмоток могут быть выполнены как в барабанном (показано на Фиг. 1), так и в торцевом исполнении (не показано).The inductor of the electric machine can be made equipped with an auxiliary, n-phase, mainly three-phase, alternating current winding (not shown) additionally laid in the grooves of the magnetic circuit and, accordingly, contact rings 10. In this case, the contact rings of the power and auxiliary windings can be made as in a drum (shown in Fig. 1), and in the end version (not shown).

Электрическая машина выполнена снабженной контактно-щеточным узлом (не показан) силовой обмотки переменного тока, сформированным с возможностью взаимодействия его щеток с контактными кольцами 9 силовой обмотки индуктора, а также, в случае наличия вспомогательной обмотки переменного тока, контактно-щеточным узлом (не показан) вспомогательной обмотки переменного тока, сформированным с возможностью взаимодействия его щеток с контактными кольцами 10 вспомогательной обмотки индуктора. Контактно-щеточные узлы электрической машины выполнены установленными неподвижно. Ротор 7 электрической машины выполнен кинематически, с возможностью вращения, соединенным с водилом 3, а вал индуктора 6 электрической машины кинематически соединенным с первым 1 центральным зубчатым колесом зубчатого механизма. При этом кинематическая связь вала индуктора с первым центральным зубчатым колесом планетарного механизма может быть выполнена редуцированной (не показано).The electric machine is made equipped with a contact-brush assembly (not shown) of an AC power winding, formed with the possibility of interaction of its brushes with contact rings 9 of the inductor power winding, and also, in the case of an auxiliary winding of an alternating current, a contact-brush assembly (not shown) auxiliary winding of alternating current, formed with the possibility of interaction of its brushes with contact rings 10 of the auxiliary winding of the inductor. Contact-brush nodes of the electric machine are made installed motionless. The rotor 7 of the electric machine is made kinematically, rotatably connected to the carrier 3, and the shaft of the inductor 6 of the electric machine is kinematically connected to the first 1 central gear of the gear mechanism. In this case, the kinematic connection of the inductor shaft with the first central gear of the planetary gear can be made reduced (not shown).

В принципе, электрическая машина может быть выполнена в торцовом исполнении (не показано). В этом случае и ротор и индуктор содержат аксиально расположенные, установленные с возможностью вращения, кольцеобразные магнитопроводы - индуктор с силовой и вспомогательной обмотками, а ротор с короткозамкнутой. При этом контактные кольца выполнены, предпочтительно, в торцевом исполнении. По сравнению с цилиндрическими, торцевые асинхронные двигатели имеют ряд преимуществ, среди которых можно выделить меньшую массу, лучшее охлаждение, малоотходное использование магнитных материалов, возможность выполнения магнитопроводов методами порошковой металлургии, более легкое выполнение обмоточных работ или выполнение обмоток печатным способом, более высокие динамические показатели (для ряда технических средств это качество может быть полезно). При этом из автореферата к диссертации «Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления», автор К.Я. Вильданов, код специальности ВАК: 05.09.01, Москва, 2000 г., размещенного на интернет ресурсе http://www.dissercat.com/content/tortsevye-asinkhronnye-elektrodvigateli-integralnogo-izgotovleniya#ixzz4vCEN7K7Q просмотрен 11.10.2017, известно, что Швейцарская фирма "Micro-Electric" выпустила серию встраиваемых торцевых асинхронных двигателей мощностью до 1.1 квт, а фирма "Фербенке. Морзе и К°" - мощностью до 15 квт.In principle, the electric machine can be made in the mechanical version (not shown). In this case, both the rotor and the inductor contain axially arranged, rotatably mounted, ring-shaped magnetic cores - an inductor with power and auxiliary windings, and a rotor with a squirrel-cage. In this case, the contact rings are made, preferably, in the end design. Compared to cylindrical, end induction motors have a number of advantages, among which one can distinguish less weight, better cooling, low-waste use of magnetic materials, the ability to perform magnetic cores using powder metallurgy methods, easier winding work or printing windings, higher dynamic performance ( for a number of technical means this quality may be useful). Moreover, from the abstract to the dissertation “End-face induction electric motors of integral manufacturing”, the author K.Ya. Vildanov, VAK specialty code: September 5, 01, Moscow, 2000, posted on the Internet resource http://www.dissercat.com/content/tortsevye-asinkhronnye-elektrodvigateli-integralnogo-izgotovleniya#ixzz4vCEN7K7Q viewed October 11, 2017, it is known that the Swiss company Micro-Electric has released a series of built-in end-face induction motors with a power of up to 1.1 kW, and the company Ferbenke. Morse and Co. ° with a power of up to 15 kW.

Возвращаясь к гибридной силовой установке, следует отметить, что вращающий момент, развиваемый тепловым двигателем (не показан), передаваемый водилу 3 зубчатого механизма, может быть полностью передан второму 2 центральному зубчатому колесу зубчатого механизма и далее трансмиссии технического средства (не показана) или в случае торможения/стопорения первого 1 центрального зубчатого колеса или в случае однонаправленного синхронного вращения первого 1 центрального зубчатого колеса и водила 3. В кинематической схеме заявляемой гибридной силовой установки индуктор 6 установлен с возможностью вращения. Момент сопротивления вращению индуктора, при обесточенных силовой и вспомогательной обмотках, явно меньше момента сопротивления вращению второго 2 центрального зубчатого колеса, и момента сопротивления вращению, развиваемого электрической машиной, работающей в режиме генератора, что обуславливает неизбежный обратный дрейф индуктора. Учитывая изложенное, в состав гибридной силовой установки включена фрикционная муфта 11, выполненная с возможностью торможения первого 1 центрального зубчатого колеса зубчатого механизма. Как уже упоминалось в RU 2629648, в качестве фрикционной муфты в составе гибридной силовой установки может быть использована любая из известных из уровня техники фрикционных муфт, но предпочтительно использование муфты, содержащей диск 12 и суппорт 13, снабженный управляемым фрикционным механизмом (показан условно). Диск 12 выполнен установленным с возможностью передачи тормозящего момента первому 1 центральному зубчатому колесу. Учитывая наличие кинематической связи между первым 1 центральным зубчатым колесом зубчатого механизма и валом индуктора 6 электрической машины, диск 12 фрикционной муфты выполнен кинематически соединенным с валом индуктора 6, преимущественно, на оппозитной, относительно планетарного механизма, стороне электрической машины. Суппорт 13 фрикционной муфты 11 выполнен установленным неподвижно, а фрикционный механизм (показан условно) выполнен с возможностью, предпочтительно, плавного торможения, удержания в неподвижном состоянии и плавного растормаживания диска 12 фрикционной муфты 11. Учитывая, что управление первым центральным зубчатым колесом посредством электрической машины сопряжено с затратами, в ряде случаев, дефицитной электрической энергии (например, в случае выхода из строя электрической машины), фрикционный механизм целесообразно выполнить как с возможностью прямого (электромеханического) или косвенного (опосредованного гидравликой или пневматикой) управления посредством электрической энергии, так и с возможностью прямого (механического) или косвенного (опосредованного гидравликой или пневматикой) управления посредством мускульной силы человека.Returning to the hybrid power plant, it should be noted that the torque developed by the heat engine (not shown) transmitted to the carrier 3 of the gear mechanism can be completely transmitted to the second 2 central gear wheel of the gear mechanism and then the transmission of the technical means (not shown) or in the case of braking / locking of the first 1 central gear or in the case of unidirectional synchronous rotation of the first 1 central gear and carrier 3. In the kinematic scheme of the inventive hybrid with silt installation inductor 6 is mounted for rotation. The moment of resistance to rotation of the inductor, when the power and auxiliary windings are de-energized, is clearly less than the moment of resistance to rotation of the second 2 central gears and the moment of resistance to rotation developed by an electric machine operating in generator mode, which leads to the inevitable reverse drift of the inductor. Given the above, the hybrid power plant includes a friction clutch 11, made with the possibility of braking the first 1 of the Central gear of the gear mechanism. As already mentioned in RU 2629648, any of the prior art friction clutches can be used as a friction clutch in a hybrid power plant, but it is preferable to use a clutch containing a disk 12 and a caliper 13 equipped with a controlled friction mechanism (shown conditionally). The disk 12 is made installed with the possibility of transmitting braking torque to the first 1 Central gear wheel. Given the presence of a kinematic connection between the first 1 central gear wheel of the gear mechanism and the shaft of the inductor 6 of the electric machine, the friction clutch disk 12 is kinematically connected to the shaft of the inductor 6, mainly on the opposite, relative to the planetary mechanism, side of the electric machine. The support 13 of the friction clutch 11 is mounted stationary, and the friction mechanism (shown conditionally) is preferably able to smoothly brake, hold stationary and smoothly release the disc 12 of the friction clutch 11. Given that the control of the first central gear by an electric machine is coupled with the costs, in some cases, of scarce electric energy (for example, in the event of failure of an electric machine), it is advisable to perform the friction mechanism as with by direct (electromechanical) or indirect (mediated by hydraulics or pneumatics) control by means of electric energy, and with the possibility of direct (mechanical) or indirect (mediated by hydraulics or pneumatics) control by muscular human strength.

Гальваническая связь щеток контактно-щеточного узла (не показан) силовой обмотки переменного тока индуктора 6 электрической машины и присоединительных выводов силового накопителя электрической энергии (не показаны) гибридной силовой установки может быть выполнена, преимущественно, посредством электронного или электронно-контактного преобразователя (не показан), в состав выполняемых функций которого должны входить инвертирование n-фазного (по числу фаз индуктора) переменного тока в постоянный, инвертирование постоянного тока в n-фазный (по числу фаз индуктора) переменный, с возможностью изменения, в заданных пределах, частоты и амплитуды напряжения переменного тока (вид тока), а также с возможностью изменения чередования фаз. Априори будем также считать, что преобразователь обеспечивает требуемые для работы электрической машины амплитуды токов (в данном случае термин амплитуда тока использован как характеристика мощности). При этом гибридная силовая установка в своем составе может дополнительно содержать соответствующий числу фаз блок пусковых конденсаторов (не показаны), обычно применяемых для вывода асинхронных электрических машин в режим генератора. Гальваническая связь щеток контактно-щеточного узла (не показан) вспомогательной обмотки переменного тока индуктора 6 электрической машины и выводов вспомогательного накопителя электрической энергии (не показаны), гибридной силовой установки может быть выполнена осуществленной посредством вспомогательного электронного преобразователя (не показан), в состав выполняемых функций которого входит, по меньшей мере, выпрямление и регулирование амплитуды напряжения, генерируемого вспомогательной обмоткой. Упоминание о данных узлах необходимо только для понимания работы заявляемой гибридной силовой установки, их конструктивное исполнение и взаимосвязи могут быть различны и эти различия не влияют на суть заявляемого решения.The galvanic connection of the brushes of the contact-brush assembly (not shown) of the AC power winding of the inductor 6 of the electric machine and the connecting terminals of the power storage of electric energy (not shown) of the hybrid power plant can be performed mainly by means of an electronic or electronic-contact converter (not shown) , whose functions should include inverting the n-phase (by the number of phases of the inductor) alternating current into direct current, inverting the direct current into n-phases st (according to the number of phases of the inductor) is variable, with the possibility of changing, within specified limits, the frequency and amplitude of the AC voltage (type of current), as well as with the possibility of changing the phase rotation. A priori, we will also assume that the converter provides the current amplitudes required for the operation of the electric machine (in this case, the term current amplitude is used as a characteristic of power). In this case, the hybrid power plant may additionally contain a block of starting capacitors (not shown) corresponding to the number of phases, which are usually used to bring asynchronous electric machines into generator mode. The galvanic connection of the brushes of the contact-brush assembly (not shown) of the auxiliary winding of the alternating current inductor 6 of the electric machine and the terminals of the auxiliary electric energy storage device (not shown), the hybrid power plant can be performed by means of an auxiliary electronic converter (not shown), in the composition of the functions performed which includes at least rectification and regulation of the amplitude of the voltage generated by the auxiliary winding. Mention of these nodes is necessary only to understand the operation of the inventive hybrid power plant, their design and interconnections may be different and these differences do not affect the essence of the proposed solution.

Изобретение работает следующим образом: Тепловой двигатель является лидирующей энергетической установкой, электрическая машина - вспомогательной. Движение технического средства, осуществляемое исключительно посредством электрической машины или исключительно посредством теплового двигателя, следует рассматривать в качестве экстремального режима.The invention works as follows: The heat engine is the leading power plant, the electric machine is auxiliary. The movement of a technical device, carried out exclusively by means of an electric machine or exclusively by means of a heat engine, should be considered as an extreme regime.

1. Запуск теплового двигателя.1. Starting the heat engine.

В начальный момент времени тепловой двигатель (не показан) остановлен, водило 3, кинематически связанное с тепловым двигателем, остановлено, техническое средство (не показано) остановлено, второе 2 центральное зубчатое колесо зубчатого механизма, кинематически связанное с трансмиссией технического средства (показана условно) остановлено, заблокировано штатным тормозным устройством технического средства (не показано), диск 12 фрикционной муфты 11, а также кинематически связанные с ним индуктор 6 и первое 1 центральное зубчатое колесо, заблокированы фрикционным механизмом муфты 11 от вращения. Подача на силовую обмотку (не показана) индуктора 6 n-фазного напряжения (по числу фаз обмотки индуктора переменного тока), с заданной пусковыми оборотами теплового двигателя частотой и заданным направлением вращения вала теплового двигателя чередованием фаз, создает вращающееся магнитное поле индуктора 6. Чередование фаз, обеспечивающее согласованное с валом теплового двигателя направление вращения магнитного поля индуктора, обозначим термином прямое чередовние фаз. Вращающееся магнитное поле индуктора 6 генерирует в короткозамкнутой обмотке 8 ротора 7 электрический ток, который создает магнитное поле ротора 7. Взаимодействие магнитных полей ротора 7 и индуктора 6 создает вращающий момент, приводящий ротор 7, водило 3 и вал теплового двигателя (не показаны) в асинхронное вращение в сторону вращения магнитного поля индуктора 6. Зубчатые венцы 4 и 5 шестерни - сателлита, связанной с возможностью вращения с водилом 3, свободно обкатываются по соответствующим им зубчатым венцам остановленных первого 1 и второго 2 центральных зубчатых колес. При достижении валом теплового двигателя пусковых оборотов, тепловой двигатель запускается. Здесь следует отметить, что плавное увеличение частоты переменного тока способствует плавному нарастанию скорости вращения вала теплового двигателя, обеспечивая его предварительную предстартовую прокрутку.At the initial moment of time, the heat engine (not shown) was stopped, the carrier 3 kinematically connected to the heat engine was stopped, the technical means (not shown) was stopped, the second 2 central gear wheel of the gear mechanism kinematically connected to the transmission of the technical means (conditionally shown) was stopped blocked by a regular braking device of a technical tool (not shown), the disk 12 of the friction clutch 11, as well as the inductor 6 and the first 1 central gear wheel kinematically connected with it, th e friction clutch mechanism 11 from rotating. The supply to the power winding (not shown) of the inductor 6 of n-phase voltage (according to the number of phases of the winding of the inductor of alternating current), with the frequency set by the starting revolutions of the heat engine and the direction of rotation of the shaft of the heat engine by phase rotation, creates a rotating magnetic field of the inductor 6. Phase rotation providing the direction of rotation of the magnetic field of the inductor, consistent with the shaft of the heat engine, we denote by the term direct alternating phases. The rotating magnetic field of the inductor 6 generates an electric current in the short-circuited winding 8 of the rotor 7, which creates a magnetic field of the rotor 7. The interaction of the magnetic fields of the rotor 7 and the inductor 6 creates a torque driving the rotor 7, carrier 3 and the shaft of the heat engine (not shown) in asynchronous rotation in the direction of rotation of the magnetic field of the inductor 6. Cogwheels 4 and 5 of the gear - satellite, connected with the possibility of rotation with the carrier 3, freely run around the corresponding cogwheels stopped first 1 and second 2 central gears. When the shaft of the heat engine reaches the starting speed, the heat engine starts. It should be noted here that a smooth increase in the frequency of the alternating current contributes to a smooth increase in the rotation speed of the shaft of the heat engine, providing its preliminary pre-start scrolling.

2. Работа гибридной силовой установки при обездвиженном техническом средстве.2. The work of the hybrid power plant with immobilized technical equipment.

Второе 2 центральное зубчатое колесо зубчатого механизма, кинематически связанное с трансмиссией технического средства, остановлено штатным тормозным устройством (не показано) технического средства, водило 3 зубчатого механизма и ротор 7 электрической машины вращаются с частотой вращения вала теплового двигателя. В данном случае ротор 7 является маховиком, энергия которого, в момент страгивания технического средства, может быть добавлена к энергии теплового двигателя (и электрической машины при переводе ее в режим электродвигателя).The second 2 central gear wheel of the gear mechanism, kinematically connected with the transmission of the technical means, is stopped by a standard braking device (not shown) of the technical means, the 3 gears and the rotor 7 of the electric machine drove with the shaft speed of the heat engine. In this case, the rotor 7 is a flywheel, the energy of which, at the time of the breakdown of the technical means, can be added to the energy of the heat engine (and the electric machine when putting it into electric motor mode).

2.1 - Силовая обмотка индуктора 6 обесточена, индуктор 6 расторможен. Шестерня - сателлит, обкатываемая водилом 3 и своим зубчатым венцом 5 по зубчатому венцу второго 2 центрального зубчатого колеса, своим зубчатым венцом 4 вращает первое 1 центральное зубчатое колесо в противоположную, относительно направления вращения водила 3, сторону. Указанное движение обусловлено малым сопротивлением вращению расторможенного индуктора 6. Данный режим оптимален для работы теплового двигателя с малой частотой вращения его выходного вала.2.1 - The power winding of the inductor 6 is de-energized, the inductor 6 is inhibited. Gear - a satellite driven by carrier 3 and its gear ring 5 along the gear ring of the second 2 central gear, rotates the first 1 central gear with its gear ring 4 in the opposite direction to the direction of rotation of carrier 3. The specified movement is due to the low resistance to rotation of the brake inductor 6. This mode is optimal for the operation of a heat engine with a low speed of its output shaft.

2.2 - Индуктор 6 заторможен. Силовая обмотка индуктора 6 обесточена. Шестерня -сателлит свободно обкатывается водилом 3 своими венцами 4 и 5 по зубчатым венцам первого 1 и второго 2 центральных зубчатых колес. Повышенная частота вращения вала теплового двигателя, равно водила 3 и ротора 7, может быть использована для работы электрической машины, в период простоя технического средства, в режиме генератора и для увеличения накопленной ротором энергии, которая, в свою очередь, может быть использована в момент страгивания технического средства.2.2 - Inductor 6 is inhibited. The power winding of the inductor 6 is de-energized. The gear wheel-satellite is freely driven around with carrier 3 with its rims 4 and 5 along the gear rims of the first 1 and second 2 of the central gears. The increased rotational speed of the shaft of the heat engine, equal to carrier 3 and rotor 7, can be used to operate an electric machine, during the idle time of a technical tool, in generator mode and to increase the energy stored by the rotor, which, in turn, can be used at the time of stragging technical means.

2.3 - Индуктор 6 заторможен, шестерня - сателлит свободно обкатывается водилом 3 по зубчатым венцам первого 1 и второго 2 центральных зубчатых колес, к силовой обмотке индуктора 6 подключены пусковые конденсаторы (не показаны). Под действием остаточного магнетизма ротора в силовой обмотке индуктора 6 генерируется остаточная ЭДС, под действием которой через пусковые конденсаторы и силовую обмотку протекает ток, который, в свою очередь, усиливает магнитный поток индуктора, в результате чего индуцируемая ЭДС увеличивается до обусловленного параметрами электрической машины и конденсаторов значения - электрическая машина переходит на режим автономного асинхронного генератора, вращаемого тепловым двигателем.2.3 - The inductor 6 is inhibited, the gear - the satellite freely rolls around with the carrier 3 along the gear rims of the first 1 and second 2 central gears, starting capacitors (not shown) are connected to the power winding of the inductor 6. Under the influence of residual magnetism of the rotor in the power winding of the inductor 6, a residual EMF is generated, under the action of which a current flows through the starting capacitors and the power winding, which, in turn, enhances the magnetic flux of the inductor, as a result of which the induced EMF increases to the value determined by the parameters of the electric machine and capacitors values - the electric machine switches to the mode of an autonomous asynchronous generator rotated by a heat engine.

2.4 - Индуктор 6 заторможен, шестерня - сателлит свободно обкатывается водилом 3 по зубчатым венцам первого 1 и второго 2 центральных зубчатых колес, силовая обмотка переменного тока индуктора 6 подключена к электронному преобразователю (не показан) или, с синхронизацией и с заданным сетью чередованием фаз, к внешней сети (не показана) переменного тока, вал теплового двигателя (водило 3) вращает ротор 7 электрической машины с частотой, превышающей частоту тока, генерируемого электронным преобразователем (не показан) или внешней сетью (не показана). Электрическая машина переходит в режим асинхронного генератора. При этом реактивную мощность, необходимую для возникновения вращающегося магнитного поля, машина получает от электронного преобразователя тока (не показан) или из внешней электрической сети (не показана).2.4 - The inductor 6 is inhibited, the gear - the satellite freely rolls around with the carrier 3 along the gears of the first 1 and second 2 central gears, the AC power winding of the inductor 6 is connected to an electronic converter (not shown) or, with synchronization and with a predetermined network by phase rotation, to an external AC network (not shown), the shaft of the heat engine (carrier 3) rotates the rotor 7 of the electric machine with a frequency exceeding the frequency of the current generated by an electronic converter (not shown) or an external network (not shown ). The electric machine goes into asynchronous generator mode. In this case, the reactive power necessary for the appearance of a rotating magnetic field, the machine receives from an electronic current transducer (not shown) or from an external electrical network (not shown).

3. Движение технического средства (выполнение полезной работы), осуществляемое посредством теплового двигателя и электрической машины.3. The movement of the technical means (the performance of useful work) carried out by means of a heat engine and an electric machine.

Индуктор 6 и первое 1 центральное зубчатое колесо зубчатого механизма заторможены посредством фрикционной муфты 11. Плавное растормаживание штатного тормозного устройства (не показано) технического средства приводит к плавному растормаживанию второго 2 центрального зубчатого колеса зубчатого механизма и, следовательно, к уменьшению момента сопротивления его вращения.The inductor 6 and the first 1 central gear wheel of the gear mechanism are braked by means of a friction clutch 11. The smooth disengagement of a standard brake device (not shown) of the technical means smoothly disengages the second 2 central gear wheel of the gear mechanism and, consequently, reduces the moment of resistance of its rotation.

При подаче на силовую обмотку индуктора 6 переменного напряжения с прямым чередованием фаз, заданной амплитуды и частоты, с учетом увеличения частоты вращения вала управляемого теплового двигателя и с учетом скольжения ротора 7, индуцируется вращающееся магнитное поле, синфазное направлению вращения ротора 7, подтягивающее ротор 7, водило 3 и вал теплового двигателя в направлении вращения вала теплового двигателя, суммируя вращающие моменты ротора 7 электрической машины, работающей в режиме электродвигателя, и вала теплового двигателя.When applying to the power winding of the inductor 6 an alternating voltage with a direct alternation of phases, a given amplitude and frequency, taking into account the increase in the rotational speed of the shaft of the controlled heat engine and taking into account the sliding of the rotor 7, a rotating magnetic field is induced, in phase with the direction of rotation of the rotor 7, pulling the rotor 7, drove 3 and the shaft of the heat engine in the direction of rotation of the shaft of the heat engine, summing the torques of the rotor 7 of the electric machine operating in electric motor mode and the shaft of the heat engine.

Шестерня - сателлит, обкатываемая водилом 3 одним из своих зубчатых венцов по зубчатому венцу первого 1 (заторможенного) центрального зубчатого колеса, другим своим зубчатым венцом вращает второе 2 центральное зубчатое колесо в противоположную, относительно направления вращения водила 3, сторону. Техническое средство начинает движение с ускорением, или двигается без ускорения при повышенном моменте сопротивления движению технического средства (совершает работу).Gear - satellite driven by carrier 3 with one of its gears along the gears of the first 1 (inhibited) central gear wheel, with its other gears it rotates the second 2 central gears in the opposite direction relative to the direction of rotation of carrier 3. The technical means begins to move with acceleration, or moves without acceleration at an increased moment of resistance to the movement of the technical means (performs work).

Алгоритм начала движения технического средства может быть иным. В начальный момент времени индуктор 6 и первое 1 центральное зубчатое колесо зубчатого механизма расторможены, второе 2 центральное зубчатое колесо заторможено штатной тормозной системой (не показана) технического средства. Шестерня - сателлит, обкатываемая водилом 3 одним из своих зубчатых венцов по зубчатому венцу второго 2 (заторможенного) центрального зубчатого колеса, другим своим зубчатым венцом вращает первое 1 центральное зубчатое колесо в противоположную, относительно направления вращения водила 3, сторону. Для начала движения технического средства первое 1 центральное зубчатое колесо должно быть остановлено. Данное действие может быть выполнено или посредством фрикционной муфты 11, управляемой мышечной силой человека или автоматическим устройством, или посредством электрической машины подачей на силовую обмотку ее индуктора 6 переменного напряжения с соответствующим чередованием фаз. Для перевода электрической машины в режим противовключения необходимо прямое чередование фаз (в данном случае - синфазное направлению вращения водила 3), а для перевода в режим электромагнитного тормоза (режим электрогенератора) обратное (в данном случае - противофазное направлению вращения водила 3) чередование фаз. Процесс останова первого 1 центрального зубчатого колеса должен быть согласован, по моментам сопротивления вращению, с процессом растормаживания второго 2 центрального зубчатого колеса.The algorithm for starting the movement of a technical tool may be different. At the initial time, the inductor 6 and the first 1 central gear of the gear mechanism are inhibited, the second 2 central gear is inhibited by a standard braking system (not shown) of the technical means. Gear - a satellite driven by carrier 3 with one of its gears along the gears of the second 2 (inhibited) central gear wheel, with its other gears it rotates the first 1 central gear wheel in the opposite direction relative to the direction of rotation of carrier 3. To start the movement of the technical means, the first 1 Central gear must be stopped. This action can be performed either by means of a friction clutch 11, controlled by human muscle power or by an automatic device, or by means of an electric machine by applying alternating voltage inductor 6 to the power winding with the corresponding phase rotation. For the electric machine to switch to the anti-inclusion mode, a direct phase sequence is required (in this case, the in-phase direction of rotation of the carrier 3), and for translation into the electromagnetic brake mode (electric generator mode), the reverse (in this case, antiphase direction of rotation of the carrier 3) is phase rotation. The process of stopping the first 1 central gear must be coordinated, according to the moments of resistance to rotation, with the process of disinhibition of the second 2 central gear.

Алгоритм начала движения технического средства может иметь третий вид. В начальный момент времени индуктор 6 и первое 1 центральное зубчатое колесо планетарного механизма расторможены, второе 2 центральное зубчатое колесо расторможено, техническое средство обездвижено силами сопротивления движению. Процессы управления, в данном случае, аналогичны описанным в предыдущем абзаце.The algorithm for starting the movement of a technical tool may have a third form. At the initial time, the inductor 6 and the first 1 central gear of the planetary gear are disinhibited, the second 2 central gear is disengaged, the technical tool is immobilized by forces of resistance to movement. The management processes, in this case, are similar to those described in the previous paragraph.

4. Движение технического средства (выполнение полезной работы), осуществляемое посредством исключительно теплового двигателя.4. The movement of the technical means (the performance of useful work), carried out by means of an exclusively heat engine.

Трансмиссия технического средства расторможена, второе 2 центральное зубчатое колесо расторможено, первое 1 центральное зубчатое колесо заторможено посредством фрикционной муфты И, силовая обмотка индуктора 6 обесточена. Шестерня - сателлит, обкатываемая водилом 3 одним из своих зубчатых венцов по зубчатому венцу первого 1 центрального зубчатого колеса, другим своим зубчатым венцом вращает второе 2 центральное зубчатое колесо в противоположную, относительно направления вращения водила 3, сторону. Техническое средство совершает работу.The transmission of the technical equipment is inhibited, the second 2 central gear wheel is inhibited, the first 1 central gear wheel is inhibited by the friction clutch And, the power winding of the inductor 6 is de-energized. Gear - a satellite driven by carrier 3 with one of its gears along the gears of the first 1 central gear wheel, with its other gears it rotates the second 2 central gears in the opposite direction relative to the direction of rotation of carrier 3. The technical tool does the work.

5. Движение технического средства (выполнение полезной работы), осуществляемое посредством исключительно электрической машины.5. The movement of technical equipment (the performance of useful work), carried out by means of an exclusively electric machine.

Трансмиссия технического средства расторможена, второе 2 центральное зубчатое колесо расторможено, первое 1 центральное зубчатое колесо расторможено, водило 3 и ротор 7 индуктора заторможены моментом сопротивления вращению остановленного теплового двигателя. При подаче переменного напряжения с обратным чередованием фаз, заданной амплитуды и частоты на силовую обмотку индуктора 6, в последней индуцируется вращающееся магнитное поле, в конечном итоге приводящее в движение индуктор 6 электрической машины во вращение в направлении, противоположном направлению вращения водила 3, характерном для описанных выше режимов. Вращение первого 1 центрального зубчатого колеса, взаимодействующего с зубчатым венцом 4 шестерни - сателлита, приводит к вращению сателлита в обратную, относительно направления вращения первого 1 центрального зубчатого колеса, сторону. Шестерня - сателлит, взаимодействуя своим зубчатым венцом 5 с зубчатым венцом второго центрального зубчатого колеса вращает второе 2 центральное зубчатое колесо в противоположную, относительно характерного направления вращения водила 3, сторону. Техническое средство совершает работу.The transmission of the technical equipment is inhibited, the second 2 central gear wheel is inhibited, the first 1 central gear wheel is inhibited, carrier 3 and the inductor rotor 7 are inhibited by the moment of resistance to rotation of the stopped heat engine. When applying alternating voltage with reverse phase rotation, a given amplitude and frequency to the power winding of the inductor 6, a rotating magnetic field is induced in the latter, ultimately driving the inductor 6 of the electric machine in rotation in the direction opposite to the direction of rotation of carrier 3, which is typical for the described above modes. The rotation of the first 1 central gear wheel interacting with the ring gear 4 of the gear - satellite, leads to the rotation of the satellite in the opposite direction relative to the direction of rotation of the first 1 central gear wheel. Gear - satellite, interacting with its gear ring 5 with the ring gear of the second central gear rotates the second 2 central gear in the opposite direction relative to the characteristic direction of rotation of carrier 3. The technical tool does the work.

6. О выработка электрической машиной электрической энергии.6. About generation of electric energy by an electric machine.

Баланс моментов вращения и моментов сопротивления вращению гибридной силовой установки М2с+Mjг, гдеThe balance of moments of rotation and moments of resistance to rotation of the hybrid power plant M 2 = M s + M j + M g , where

М2 - вращающий момент, передаваемый трансмиссии технического средства вторым центральным зубчатым колесом зубчатого механизма с вала теплового двигателя, прямо пропорционально зависящий от среднего эффективного давления, развиваемого в камере сгорания теплового двигателя / от расхода топлива.M 2 is the torque transmitted to the transmission of the technical means by the second central gear of the gear mechanism from the shaft of the heat engine, which is directly proportional to the average effective pressure developed in the combustion chamber of the heat engine / fuel consumption.

Мс - момент сопротивления вращению второго центрального зубчатого колеса зубчатого механизма, противопоставленный трансмиссией технического средства вследствие реализации движения технического средства или его рабочего органа.M with - the moment of resistance to rotation of the second Central gear of the gear mechanism, opposed to the transmission of the technical means due to the implementation of the movement of the technical means or its working body.

Mj - момент инерции, прямо пропорционально зависящий от веса передвигаемой части технического средства, от моментов инерции входящих в состав трансмиссии и рабочего органа вращающихся частей и от величины ускорения передвигаемой части технического средства.M j - the moment of inertia, which is directly proportional to the weight of the movable part of the technical means, the moments of inertia included in the transmission and the working body of the rotating parts and the magnitude of the acceleration of the moving parts of the technical means.

Мг - момент сопротивления вращению ротора электрической машины, работающей в режиме генератора, прямо пропорционально зависящий от амплитуды тока (Iг), генерируемого в обмотках индуктора электрической машины при движении технического средства.M g is the moment of resistance to rotation of the rotor of an electric machine operating in the generator mode, which is directly proportional to the amplitude of the current (I g ) generated in the windings of the inductor of the electric machine when the equipment is moving.

При ускоренном движении технического средства (его рабочего органа), с целью минимизации расходов топлива тепловым двигателем, электрическая машина, как генератор, должна быть обесточена, тогда уравнение баланса моментов примет вид М2=Mc+Mj. При равномерном движении технического средства (его рабочего органа) Mj→0 и уравнение баланса моментов может принять вид М2сг.With the accelerated movement of a technical tool (its working body), in order to minimize fuel consumption by a heat engine, the electric machine, as a generator, must be de-energized, then the equation of the balance of moments will take the form M 2 = M c + M j . In uniform motion the technical means (its working body) M j → 0 and moment balance equation may take the form M = 2 M c + M g.

Из приведенных выше балансов моментов равноускоренного и равномерного движений следует, что гибридная силовая установка, при равномерном движении технического средства (его рабочего органа) и сохранении тепловым двигателем величины расхода топлива на характерном для равноускоренного движения уровне, обладает избытком энергии, который может быть преобразован электрической машиной, с учетом потерь, в энергию силового накопителя электрической энергии.From the above balances of the moments of uniformly accelerated and uniform movements, it follows that the hybrid power plant, with the uniform movement of the technical means (its working body) and the heat engine maintaining the fuel consumption at the level characteristic of uniformly accelerated movement, has an excess of energy that can be converted by an electric machine , taking into account losses, into the energy of a power storage unit of electric energy.

Mjг M j = M r

Исходя из относительной кратковременности режимов движения технического средства (его рабочего органа) с ускорением, относительно времени предстартового простоя и времени равномерного движения, вытекает возможность компенсации момента сопротивления переводом электрической машины на работу в режим электродвигателя. Мд=-Mj, где Мд - вращающий момент, развиваемый ротором электрической машины, переведенной в режим электродвигателя, при питании силовой обмотки ее индуктора от силового накопителя электрической энергии.Based on the relative short duration of the modes of movement of the technical tool (its working body) with acceleration relative to the pre-start downtime and the time of uniform movement, it follows the possibility of compensating for the moment of resistance by putting the electric machine into operation in electric motor mode. M d = -M j , where M d is the torque developed by the rotor of an electric machine, switched to electric motor mode, when power is supplied to the power winding of its inductor from a power storage of electrical energy.

Совершенно очевидно, что при заторможенных первом 1 и втором 2 центральных зубчатых колесах зубчатого механизма и работающем тепловом двигателе при сохранении им величины расхода топлива на характерном для равноускоренного движения уровне, уравнение баланса моментов примет вид М2г stop, где Мг stop - момент сопротивления вращению ротора электрической машины, работающей в режиме генератора при обездвиженном техническом средстве, причем Мг stop>>Мг. Учитывая, что

Figure 00000002
можно утверждать, что Iг stop>>Iг, где Iг stop амплитуда тока, вырабатываемого обмоткой индуктора во время работы электрической машины в режиме генератора при обездвиженном техническом средстве. В данном режиме электрическая машина обеспечивает быструю зарядку силового накопителя электрической энергии, в качестве которого целесообразно использовать электрохимический конденсатор (ионистор). Перевод электрической машины в режим генератора осуществляется увеличением частоты вращения ротора электрической машины (вала теплового двигателя) относительно частоты n-фазного напряжения, подаваемого преобразователем тока (не показан) на обмотку индуктора или подключением параллельно нагрузке электрических конденсаторов (не показаны) регламентированной емкости, величина которой зависит от импеданса электрической нагрузки и от мощности электрической машины в генераторном режиме.It is completely obvious that when the first gears of the gear 1 and the second 2 are braked and the heat engine is running, while maintaining the fuel consumption at a level characteristic of uniformly accelerated movement, the moment balance equation will take the form M 2 = M g stop, where M g stop - the moment of resistance to rotation of the rotor of an electric machine operating in the generator mode with immobilized technical equipment, and M g stop >> M g. Given that
Figure 00000002
it can be argued that I g stop >> I g , where I g stop is the amplitude of the current generated by the inductor winding during operation of the electric machine in generator mode with immobilized technical equipment. In this mode, the electric machine provides fast charging of the power storage of electrical energy, which is advisable to use an electrochemical capacitor (ionistor). The transfer of the electric machine into generator mode is carried out by increasing the rotational speed of the rotor of the electric machine (shaft of the heat engine) relative to the frequency of the n-phase voltage supplied by the current converter (not shown) to the inductor winding or by connecting a regulated capacitor in parallel with the load of electric capacitors (not shown), the value of which depends on the impedance of the electric load and the power of the electric machine in the generator mode.

При подключении выводов обмотки индуктора, вращаемой тепловым двигателем (при обездвиженном техническом средстве), к внешней электрической сети или к автономной сети внешней синхронной электрической машины (не показаны), электрическая машина технического средства может быть использована в качестве дополнительного источника энергии, обеспечивающего работоспособность энергосистемы, созданной вышеуказанным подключением. В данном режиме перевод электрической машины в режим генератора обеспечивается увеличением частоты вращения ротора электрической машины (вала теплового двигателя) относительно частоты напряжения внешней (созданной подключением) электрической сети (не показана), при этом необходимую для возбуждения электрической машины реактивную мощность последняя может получать из внешней сети. Способы включения асинхронных генераторов на параллельную работу с электрической сетью известны из уровня техники, один из множества способов описан, например, в техническом решении по патенту RU 2417501, 6МПК H02J 3/42, Н02Р 9/46, F25B 11/00, F03D 7/04, публ. 27.04.2011.When connecting the terminals of the inductor winding, rotated by a heat engine (with immobilized technical equipment), to an external electric network or to an autonomous network of an external synchronous electric machine (not shown), the electric machine of the technical tool can be used as an additional energy source, ensuring the operability of the power system, created by the above connection. In this mode, the transfer of the electric machine into generator mode is ensured by an increase in the rotational speed of the rotor of the electric machine (shaft of the heat engine) relative to the frequency of the voltage of the external (created by the connection) electric network (not shown), while the reactive power necessary to excite the electric machine can be obtained from the external network. Methods for including asynchronous generators in parallel operation with an electric network are known from the prior art; one of the many methods is described, for example, in the technical solution of patent RU 2417501, 6MPK H02J 3/42, Н02Р 9/46, F25B 11/00, F03D 7 / 04, publ. 04/27/2011.

Все приведенные выше формулы носят иллюстративный характер и относятся к работе электрической машины в контексте работы силовой обмотки индуктора.All the above formulas are illustrative and relate to the operation of an electric machine in the context of the power winding of an inductor.

О вспомогательной обмотке индуктора:About the auxiliary winding of the inductor:

Индуктор электрической машины, фактически, представляет собой трансформатор, выполненный с возможностью вращения на ряде режимов гибридной силовой установки. Вращающееся магнитное поле, созданное силовой обмоткой индуктора электрической машины, работающей как в режиме генератора, так и в режиме электродвигателя, взаимодействует с замкнутой на нагрузку (на вспомогательные преобразователь и накопитель электрической энергии) вспомогательной обмоткой индуктора, где и индуцируется ЭДС вспомогательной обмотки, под воздействием которой в электрической цепи вспомогательной обмотки начинает протекать электрический ток.The inductor of an electric machine, in fact, is a transformer made to rotate on a number of modes of a hybrid power plant. A rotating magnetic field created by the power winding of the inductor of an electric machine operating both in the generator mode and in the electric motor mode interacts with the auxiliary winding of the inductor, which is closed to the load (to the auxiliary converter and electric energy storage device), where the EMF of the auxiliary winding is induced, under the influence of which in the electric circuit of the auxiliary winding begins to flow electric current.

При этом хотелось бы отметить, что асинхронные электрические генераторы, по сравнению с синхронными, характеризуются повышенной перегрузочной способностью, а также меньшей степенью нелинейных искажений выходного напряжения (среднестатистически - у синхронных генераторов величина клирфактора может достигать 15% в то время как у асинхронных, она не превышает 2%), что позволяет использовать асинхронные генераторы для питания различного рода электронных устройств.At the same time, I would like to note that asynchronous electric generators, in comparison with synchronous ones, are characterized by increased overload capacity, as well as a lesser degree of non-linear distortion of the output voltage (average - for synchronous generators, the cofactor can reach 15% while for asynchronous ones it does not exceeds 2%), which allows the use of asynchronous generators to power various kinds of electronic devices.

7. О работе электрической машины в режиме электродвигателя.7. On the operation of an electric machine in electric motor mode.

Принципиальная возможность регулирования угловой скорости асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения вытекает из зависимости:The fundamental possibility of controlling the angular speed of an induction motor by changing the frequency of the supply voltage follows from the dependence:

Figure 00000003
, где
Figure 00000003
where

ωЭ - угловая частота вращения ротора электрической машины,ω E - angular speed of the rotor of the electric machine,

fИ - частота тока, протекающего в силовых обмотках индуктора, And f - frequency current flowing in the power windings of the inductor,

S - скольжение ротора,S is the slip of the rotor,

p - число пар полюсов индуктора.p is the number of pairs of poles of the inductor.

Из уровня техники известно, что частотное регулирование скорости вращения роторов асинхронных электродвигателей применяется при повторно-кратковременных режимах их работы, в том числе с частым изменением направления вращения или интенсивным торможением ротора. При этом при регулировании частоты также возникает необходимость регулирования амплитуды напряжения, что следует из зависимости:It is known from the prior art that the frequency regulation of the rotational speed of the rotors of asynchronous electric motors is used for intermittent modes of operation, including with frequent changes in the direction of rotation or intensive braking of the rotor. In this case, when regulating the frequency, it also becomes necessary to regulate the voltage amplitude, which follows from the dependence:

Figure 00000004
, где
Figure 00000004
where

UИ- амплитуда напряжения, подводимого к обмоткам индуктора,U And - the amplitude of the voltage supplied to the windings of the inductor,

k - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных особенностей электрической машины,k is the coefficient of proportionality, depending on the design features of the electric machine,

Ф - магнитный поток индуктора.F is the magnetic flux of the inductor.

При неизменной амплитуде напряжения, подводимого к обмоткам индуктора:With a constant amplitude of the voltage supplied to the windings of the inductor:

- при уменьшении его частоты магнитный поток возрастает, что приводит к увеличению тока, протекающего через обмотки индуктора и, как следствие к увеличению вращающего момента ротора, но процесс сопровождается повышенным тепловыделением в обмотках электрической машины;- with a decrease in its frequency, the magnetic flux increases, which leads to an increase in the current flowing through the windings of the inductor and, as a consequence, to an increase in the torque of the rotor, but the process is accompanied by increased heat generation in the windings of the electric machine;

- при увеличении частоты магнитный поток, соответственно, уменьшается, соответственно уменьшается ток, протекающий через обмотки индуктора и, как следствие, уменьшается вращающий момент, развиваемый ротором электродвигателя.- with increasing frequency, the magnetic flux decreases, respectively, respectively, decreases the current flowing through the windings of the inductor and, as a result, decreases the torque developed by the rotor of the electric motor.

Принципиальная возможность работы электродвигателя на общую с тепловым двигателем нагрузку вытекает из упомянутого в данном пункте выражения 1, из мощностного баланса технического средства, а также из зависимости:The fundamental possibility of the electric motor working on a common load with the heat engine follows from the expression 1 mentioned in this clause, from the power balance of the technical means, and also from the dependence:

Figure 00000005
, где
Figure 00000005
where

Ni - индикаторная мощность теплового двигателя,N i - indicator power of the heat engine,

Q - теплотворная способность топлива,Q is the calorific value of the fuel,

L - расход воздуха,L is the air flow

V - рабочий объем теплового двигателя,V is the displacement of the heat engine,

ωд - угловая частота вращения вала теплового двигателя.ω d - the angular frequency of rotation of the shaft of the heat engine.

Приведенные формулы 1, 2, 3 носят иллюстративный характер.The above formulas 1, 2, 3 are illustrative.

Увеличение вращающего момента на роторе электрической машины, который кинематически соединен с водилом зубчатого механизма и с валом теплового двигателя, приводит к уменьшению сопротивления вращению вала теплового двигателя и, при сохранении заданного расхода топлива, к увеличению частоты вращения вала теплового двигателя, соответственно к увеличению скорости перемещения технического средства или его рабочего органа.The increase in torque on the rotor of an electric machine, which is kinematically connected with the carrier of the gear mechanism and the shaft of the heat engine, leads to a decrease in the resistance to rotation of the shaft of the heat engine and, while maintaining a given fuel consumption, to an increase in the speed of rotation of the shaft of the heat engine, respectively, to an increase in the speed of movement technical equipment or its working body.

При превышении величины вращающего момента, развиваемого на валу теплового двигателя, относительно величины вращающего момента, развиваемого ротором электрической машины, индуктор электрической машины должен быть обесточен. При разряженном накопителе электрической энергии, в случае избытка мощности, развиваемой тепловым двигателем, электрическая машина должна/может быть переведена в режим генератора. Перевод электрической машины в режим генератора может быть осуществлен подачей, посредством преобразователя (не показан), на обмотку индуктора переменного напряжения с частотой, обеспечивающей создание индуктором вращающегося магнитного поля, угловая частота вращения которого меньше угловой частоты вращения ротора или подключением упомянутых выше пусковых конденсаторов (не показаны). В последнем случае, выход электрической машины, как генератора, на режим отдачи мощности, осуществляется с небольшой задержкой.If the magnitude of the torque developed on the shaft of the heat engine exceeds the magnitude of the torque developed by the rotor of the electric machine, the inductor of the electric machine must be de-energized. With a discharged electric energy storage device, in case of excess power developed by the heat engine, the electric machine must / can be put into generator mode. The electric machine can be put into generator mode by feeding, through a converter (not shown), to the winding of an alternating voltage inductor with a frequency that ensures that the inductor generates a rotating magnetic field, the angular frequency of rotation of which is less than the angular frequency of rotation of the rotor or by connecting the starting capacitors mentioned above (not shown). In the latter case, the output of an electric machine, as a generator, to the power output mode, is carried out with a slight delay.

Изобретение обеспечивает создание гибридной силовой установки для технического средства, оснащенной одной электрической машиной и не содержащей в своем составе обгонной муфты. При этом гибридная силовая установка обеспечивает ограниченную по времени эксплуатацию технического средства при отказе теплового двигателя и относительно длительную эксплуатацию технического средства при отказе электрической машины.The invention provides the creation of a hybrid power plant for a technical tool equipped with one electric machine and not containing an overrunning clutch. At the same time, the hybrid power plant provides a time-limited operation of the technical means in case of failure of the heat engine and a relatively long-term operation of the technical means in case of failure of the electric machine.

Claims (2)

1. Гибридная силовая установка технического средства, включающая в себя накопитель электрической энергии, зубчатый механизм, тепловой двигатель и электрическую машину, где зубчатый механизм содержит первое и второе центральные зубчатые колеса, водило, а также по меньшей мере одну шестерню-сателлит с внешними зубьями, соединенную, с возможностью вращения, с водилом зубчатого механизма, электрическая машина содержит индуктор и ротор, водило планетарного механизма выполнено кинематически соединенным с валом теплового двигателя, отличающаяся тем, что первое и второе центральные зубчатые колеса зубчатого механизма выполнены расположенными аксиально, снабженными внешними зубьями, шестерня-сателлит выполнена снабженной первым и вторым аксиально разнесенными зубчатыми венцами, шестерня-сателлит выполнена установленной с образованием зубчатого зацепления между зубьями ее первого венца и зубьями первого центрального зубчатого колеса, а также с образованием зубчатого зацепления между зубьями ее второго венца и зубьями второго центрального зубчатого колеса, электрическая машина выполнена цилиндрической, содержащей установленный с возможностью вращения ротор, включающий в себя кольцеобразный магнитопровод и короткозамкнутую обмотку, а также установленный с возможностью вращения индуктор, включающий в себя вал, контактные кольца, шихтованный цилиндрический магнитопровод с пазами и размещенную в пазах силовую, преимущественно, трехфазную обмотку переменного тока, выводы которой выполнены гальванически соединенными с контактными кольцами, электрическая машина выполнена снабженной установленным неподвижно контактно-щеточным узлом силовой обмотки переменного тока, сформированным с возможностью взаимодействия его щеток с контактными кольцами индуктора, ротор электрической машины выполнен кинематически, с возможностью передачи вращения, соединенным с водилом зубчатого механизма, вал индуктора электрической машины выполнен кинематически, с возможностью передачи вращения, соединенным с первым центральным зубчатым колесом зубчатого механизма, второе центральное зубчатое колесо планетарного механизма выполнено с возможностью кинематического соединения с трансмиссией технического средства, гибридная силовая установка выполнена снабженной фрикционной муфтой, выполненной с возможностью торможения первого центрального зубчатого колеса зубчатого механизма.1. A hybrid power plant of a technical tool, including an electric energy storage device, a gear mechanism, a heat engine and an electric machine, where the gear mechanism comprises first and second central gears, a carrier, and also at least one satellite gear with external teeth, connected, rotatably, to the carrier of the gear mechanism, the electric machine comprises an inductor and a rotor, the carrier of the planetary mechanism is kinematically connected to the shaft of the heat engine, featuring by the fact that the first and second central gears of the gear mechanism are axially arranged, provided with external teeth, the satellite gear is provided with the first and second axially spaced gears, the satellite gear is installed to form gearing between the teeth of its first ring and the teeth of the first the central gear, and also with the formation of gearing between the teeth of its second ring and the teeth of the second central gear, the machine is made cylindrical, containing a rotor installed with the possibility of rotation, including an annular magnetic circuit and a short-circuited winding, as well as an inductor mounted with the possibility of rotation, including a shaft, slip rings, a lined cylindrical magnetic circuit with grooves and a power, mainly three-phase, placed in the grooves AC winding, the terminals of which are galvanically connected to the slip rings, the electric machine is equipped with an installed movable by a contact-brush unit of an alternating current power winding, formed with the possibility of interaction of its brushes with the contact rings of the inductor, the rotor of the electric machine is made kinematically, with the possibility of transmitting rotation, connected to the carrier of the gear mechanism, the inductor shaft of the electric machine is made kinematically, with the possibility of transmitting rotation, connected to the first Central gear of the gear mechanism, the second Central gear of the planetary gear is made with the possibility of kin mathic compound with transmission of a mean, a hybrid propulsion system is formed provided with a friction clutch, adapted to brake the sun gear of the first gear mechanism. 2. Гибридная силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая машина выполнена снабженной вспомогательной, преимущественно, трехфазной обмоткой переменного тока, размещенной в пазах магнитопровода индуктора, контактными кольцами вспомогательной обмотки, а также установленным неподвижно контактно-щеточным узлом вспомогательной обмотки.2. The hybrid power plant according to claim 1, characterized in that the electric machine is equipped with an auxiliary, mainly three-phase AC winding, located in the grooves of the inductor magnetic circuit, contact rings of the auxiliary winding, and a fixed contact-brush assembly of the auxiliary winding.
RU2017140157A 2017-12-13 2017-12-13 Hybrid power installation of technical equipment RU2666023C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140157A RU2666023C1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 Hybrid power installation of technical equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140157A RU2666023C1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 Hybrid power installation of technical equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666023C1 true RU2666023C1 (en) 2018-09-05

Family

ID=63459736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017140157A RU2666023C1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 Hybrid power installation of technical equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666023C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704665C1 (en) * 2019-04-18 2019-10-30 Акционерное общество "АвтоВАЗ" (АО "АвтоВАЗ") Hybrid power plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274943B1 (en) * 1998-12-18 2001-08-14 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Engine-starting discrimination system for hybrid vehicle
JP2007326557A (en) * 2006-04-19 2007-12-20 Zahnradfab Friedrichshafen Ag Method for operating parallel hybrid power train of automobile having at least one internal combustion engine and at least one motor
RU2484333C1 (en) * 2011-12-07 2013-06-10 Закрытое Акционерное Общество "Комбарко" Multirange continuously variable transmission (versions)
RU2499704C1 (en) * 2009-08-21 2013-11-27 Хонда Мотор Ко., Лтд. Hybrid vehicle starter control device
RU2629648C1 (en) * 2016-11-09 2017-08-31 Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" (ПАО "АВТОВАЗ") Vehicle with hybrid power unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274943B1 (en) * 1998-12-18 2001-08-14 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Engine-starting discrimination system for hybrid vehicle
JP2007326557A (en) * 2006-04-19 2007-12-20 Zahnradfab Friedrichshafen Ag Method for operating parallel hybrid power train of automobile having at least one internal combustion engine and at least one motor
RU2499704C1 (en) * 2009-08-21 2013-11-27 Хонда Мотор Ко., Лтд. Hybrid vehicle starter control device
RU2484333C1 (en) * 2011-12-07 2013-06-10 Закрытое Акционерное Общество "Комбарко" Multirange continuously variable transmission (versions)
RU2629648C1 (en) * 2016-11-09 2017-08-31 Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" (ПАО "АВТОВАЗ") Vehicle with hybrid power unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704665C1 (en) * 2019-04-18 2019-10-30 Акционерное общество "АвтоВАЗ" (АО "АвтоВАЗ") Hybrid power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9647582B2 (en) Induction motor-permanent magnet generator tandem configuration starter-generator for hybrid vehicles
JP4722397B2 (en) Electromechanical transducer
US10110109B2 (en) Self-powered alternative energy machine to generate electricity
US20100283252A1 (en) Broad speed range generator
KR19990072052A (en) Generator
TW202211577A (en) Mobile hybrid electric power system
RU2666023C1 (en) Hybrid power installation of technical equipment
KR101694099B1 (en) Complex Generator
RU2704665C1 (en) Hybrid power plant
RU2302692C1 (en) Electromechanical converter
RU2586895C1 (en) Method for electrical power supply
CN101615829A (en) A kind of stator-free double-rotor reverse rotating generator
CN101102066A (en) Dual-function motor for power generation startup
WO2016085643A1 (en) Self-powered alternative energy machine to generate electricity
KR102087930B1 (en) Complex Generator for Output Torque of High Efficiency
RU2633377C1 (en) Hybrid electric machine-generator
US20140203766A1 (en) Smt system
WO2014016728A2 (en) Induction motor-permanent magnet generator tandem configuration starter-generator for hybrid vehicles
RU217134U1 (en) STABILIZED HYBRID ELECTRIC MACHINE-GENERATOR
RU215201U1 (en) STABILIZED HYBRID AXIAL ELECTRIC MACHINE-GENERATOR
RU2624772C2 (en) Turbogenerator unit of three-phase currents of two different frequencies
RU2633376C1 (en) Hybrid axial wind-solar generator
RU2636053C2 (en) Method of generation of ac voltages of two different frequencies in three-phase current turbo-generator
WO2016072834A2 (en) Energy convertor
CN103368345A (en) A starting/power generating apparatus and an operation method thereof