Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на транспорте и в других областях техники.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in transport and in other fields of technology.
Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Недостатками известных решений, описанных в Патенте RU №2304735 и в Патенте RU №2333405, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе изменения передаточного отношения. Патент RU №2527625 содержит сложное устройство в электродвигателе - второй, внутренний ротор. Известна возможность управления оборотами электродвигателя с помощью частотного регулирования. Однако при частотном управлении невозможно кардинально увеличить крутящий момент. Также известны различные схемы устройств синхронных электродвигателей. Они описаны в технической литературе. Например: Лищенко А.И. Синхронные двигатели с автоматическим регулированием возбуждения. Киев. Издательство «Техника» 1969, Копылов И.П. Электрические машины - 2-е издание, переработанное - Москва: Высшая школа; Логос, 2000, также в Ключев В.И. Теория электропривода. - Москва: Энергоатомиздат 1985. Наряду с многими положительными качествами электродвигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, это сложность в широких пределах изменять частоту вращения.The disadvantage of gear reducers is that when they are used, the gear ratio of the transmission is constant, the engine in most cases does not work at optimal mode, while efficiency deteriorates, the load on the engine and transmission elements increases. The introduction of technologically complex devices, stepped or stepless gear ratio converters, as well as special devices, for example, hydraulic motors, into the design lead to a rise in the cost of the design and to a decrease in the degree of reliability. The disadvantages of the known solutions described in RU Patent No. 2304735 and RU Patent No. 23333405 are the complexity of the design and suboptimal operating mode during the change in the gear ratio. Patent RU No. 2527625 contains a complex device in an electric motor - a second, inner rotor. It is known to control the speed of an electric motor using frequency regulation. However, with frequency control, it is impossible to dramatically increase the torque. Also known are various schemes of devices for synchronous electric motors. They are described in the technical literature. For example: A.I. Lishchenko. Synchronous motors with automatic excitation control. Kiev. Publishing house "Tekhnika" 1969, Kopylov I.P. Electrical machines - 2nd edition, revised - Moscow: Higher School; Logos, 2000, also in V.I. Electric drive theory. - Moscow: Energoatomizdat 1985. Along with many positive qualities of electric motors, they have the main drawback limiting their use, this is the difficulty in changing the rotational speed within wide limits.
Задачей изобретения является достижение изменения в широких пределах оборотов и крутящего момента на выходном валу устройства.The object of the invention is to achieve a change in a wide range of revolutions and torque at the output shaft of the device.
Поставленная цель достигается тем, что вал двигателя соединен с ротором генератора установленном на валу, или с его статором, и с индуктором или с якорем электроиндукционной муфты, также установленном на валу двигателя, и с входом планетарного дифференциала. Один из выходов дифференциала соединен с ведомым валом, а второй с ответной частью генератора и ответной частью электроиндукционной муфты, при этом эти элементы имеют возможность вращаться на валу так, что генератор и электроиндукционная муфта образуют электрическую машину двойного вращения. Генератор, вырабатывая электрический ток, питает обмотку возбуждения индуктора электроиндукционной муфты и, в случае, если двигатель электрический, может питать якорь электродвигателя. В этом случае возможно электрическое соединение этих элементов без скользящих колец и электрических контактов, а управление током возбуждения электроиндукционной муфты, если в конкретной конструкции машины это необходимо, может быть дистанционным. При вращении вала двигателя возникает сила сцепления между статором и ротором генератора и сила сцепления между индуктором и якорем электроиндукционной муфты, направленные в сторону противоположную вращения двигателя. Тогда второй выход дифференциала, который с ними связан, тормозится, частично блокируя дифференциал. При этом ведомый вал ускоряется, потому что вращение в большей мере передается за счет вращения всего механизма вокруг оси. При увеличении нагрузки на ведомом валу, он тормозится, и вращение в большей мере передается через шестерни дифференциала, при этом увеличивается передаточное отношение и момент вращения на ведомый вал. Также увеличивается скольжение в генераторе и электроиндукционной муфте и, в результате, с увеличением силы Ампера, еще в большей степени увеличивается момент вращения на ведомом валу. Если якорь электродвигателя имеет источник питания, например, если двигатель синхронный, и его возбуждение производится от внешнего источника тока, генератор в устройстве может отсутствовать, а возбуждение в электроиндукционной муфте может производиться от источника возбуждения двигателя.This goal is achieved by the fact that the motor shaft is connected to the generator rotor mounted on the shaft, or to its stator, and to the inductor or to the armature of the electric induction clutch, also mounted on the motor shaft, and to the input of the planetary differential. One of the outputs of the differential is connected to the driven shaft, and the second to the counterpart of the generator and the counterpart of the electric induction clutch, while these elements are able to rotate on the shaft so that the generator and the electric induction clutch form a double rotation electric machine. The generator, generating an electric current, feeds the excitation winding of the inductor of the electric induction clutch and, if the engine is electric, can feed the armature of the electric motor. In this case, it is possible to electrically connect these elements without sliding rings and electrical contacts, and control of the excitation current of the electric induction clutch, if necessary in a particular machine design, can be remote. When the engine shaft rotates, an adhesion force arises between the stator and the rotor of the generator and the adhesion force between the inductor and the armature of the electric induction clutch, directed in the direction opposite to the rotation of the engine. Then the second output of the differential, which is associated with them, is inhibited, partially blocking the differential. In this case, the driven shaft is accelerated, because the rotation is transmitted to a greater extent due to the rotation of the entire mechanism around the axis. With an increase in the load on the driven shaft, it is decelerated, and rotation is transmitted to a greater extent through the differential gears, while the gear ratio and torque to the driven shaft increase. Also, slip in the generator and the electric induction clutch increases and, as a result, with an increase in the Ampere force, the torque on the driven shaft increases even more. If the armature of the electric motor has a power source, for example, if the motor is synchronous and is excited from an external current source, there may be no generator in the device, and the excitation in the electric induction clutch can be produced from the excitation source of the motor.
Изобретение поясняется чертежом, на котором, для примера показана схема механизма. Вал 2 двигателя 1 соединен с ротором генератора возбуждения 3, с якорем электроиндукционной муфты 4 и центральным колесом планетарного дифференциала 10. Венец дифференциала 7 соединен с статором генератора 5 и индуктором электроиндукционной муфты 6 и свободно вращается на валу 2.водило дифференциала 9 с сателлитами 8 соединено с ведомым валом 11. При вращении вала привода 2 центральное колесо 10 передает вращение на водило с сателлитами 9, которое передает вращение на ведомый вал 11, и на венец 7, который связан с статором генератора 5 и с индуктором электроиндукционной муфты 6. Венец стремится вращаться в обратную сторону относительно направления вращения двигателя, но силой индукции увлекается за ротором генератора и якорем электроиндукционной муфты, которые соединены с валом двигателя. Дифференциал частично блокируется, и весь механизм начинает вращаться вокруг оси двигателя. Но в то же время частично вращение передается и через шестерни дифференциала с повышенным передаточным отношением и крутящим моментом. Скорость вращения и крутящий момент на ведомом валу определяются соотношением нагрузки на ведомый вал и суммы сил сцепления элементов электроиндукционной муфты и генератора. При увеличении нагрузки на выходном валу 11, выходной вал тормозится, скольжение между статором и ротором генератора и между якорем и индуктором электроиндукционной муфты увеличивается, При этом на выходном валу будет уменьшаться скорость его вращения, а крутящий момент будет увеличиваться.The invention is illustrated by the drawing, which, for example, shows a diagram of the mechanism. The shaft 2 of the engine 1 is connected to the rotor of the excitation generator 3, with the armature of the electrical induction clutch 4 and the central wheel of the planetary differential 10. The crown of the differential 7 is connected to the stator of the generator 5 and the inductor of the electrical induction clutch 6 and rotates freely on the shaft 2. The drive of the differential 9 is connected to the satellites 8 with the driven shaft 11. When the drive shaft 2 rotates, the central wheel 10 transmits rotation to the carrier with satellites 9, which transmits rotation to the driven shaft 11, and to the crown 7, which is connected to the stator of the generator 5 and to the inductor of the electric induction clutch 6. The crown tends to rotate in the opposite direction with respect to the direction of rotation of the engine, but the induction force is carried away behind the rotor of the generator and the armature of the electric induction clutch, which are connected to the engine shaft. The differential is partially blocked, and the entire mechanism begins to rotate around the axis of the engine. But at the same time, part of the rotation is transmitted through the differential gears with an increased gear ratio and torque. The rotation speed and torque on the driven shaft are determined by the ratio of the load on the driven shaft and the sum of the adhesion forces of the elements of the electric induction clutch and generator. With an increase in the load on the output shaft 11, the output shaft is decelerated, the slip between the stator and the rotor of the generator and between the armature and the inductor of the electric induction clutch increases, while the speed of its rotation on the output shaft will decrease, and the torque will increase.
