SU944003A1

SU944003A1 - Electromechanic transmission

Info

Publication number: SU944003A1
Application number: SU802953528A
Authority: SU
Inventors: Борис Абрамович Лабковский; Валентин Васильевич Фокин
Original assignee: Ижевский сельскохозяйственный институт
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1982-07-15

Description

(5) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА(5) ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION

1one

Изобретение относитс к электрическим машинам, а именно к электромеханическим передачам с индукционным тормозом, муфтой и механическим дифференциалом, и может быть использовано дл регулировани частоты вра- щени производственных механизмов.The invention relates to electric machines, namely, electromechanical transmissions with an induction brake, a clutch and a mechanical differential, and can be used to control the frequency of rotation of production mechanisms.

Известна электромеханическа передача , содержаща индукционный тормоз и муфту, снабженную ведущим и Q ведомым роторами, и механический дифференциал, одно из центральных колес которого соединено с ведущим валом передачи и ведущим ротором муфты , другое центральное колесо - с ,5 ротором тормоза, а водило - с ведомым валом передачи и ведомым ротором муфты иИ An electromechanical transmission is known, comprising an induction brake and a coupling provided with a drive and Q driven rotors, and a mechanical differential, one of the central wheels of which is connected to the drive transmission shaft and the drive coupling rotor, the other central wheel with brake rotor 5, and the carrier with driven shaft and driven clutch II rotor

Электромеханическа передача этого типа имеет лишь.,две зоны вы- 20 сокого значени КПД.The electromechanical transmission of this type has only., Two zones of high efficiency.

Наиболее близкой к предлагаемой вл етс электромеханическа передача , содержаща муфту с ведущим и.,Closest to the present invention is an electromechanical transmission containing a clutch with a drive and.

ведомым роторами, тормоз с ротором механический дифференциал и зубчатую передачу, индукторы муфты и тормоза установлены неподвижно на корпусе передачи и снабжены обмотками возбуждени , размещенными в кольцевых магнитопроводах, ведущий ротор муфты соединен с одним из звеньев механического дифференциала, ведомый зубчатый ротор муфты св зан с ведомым валом передачи, ведущий вал передачи соединен с первым центральным колесом дифференциала , ведущий ротор муфты выполнен из двух ферромагнитных кольцевых частей, соединенных немагнитной вставкой 2.driven rotors, a brake with a rotor, a mechanical differential and a gear, coupling inductors and brakes are fixed on the transmission housing and provided with excitation windings placed in annular magnetic cores, the coupling leading rotor is connected to one of the mechanical differential links, the driven clutch gear rotor is connected to the driven the transfer shaft, the drive shaft of the transmission is connected to the first central wheel of the differential; the driving rotor of the coupling is made of two ferromagnetic ring parts connected by a non-magnetic insert 2.

Однако эта передача имеет ограниченные функциональные возможности. Кроме того, установка между ее эле-, ментами механизмов свободного хода не позвол ет осуществить реверс ведомого вала. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей. Поставленна цель достигаетс тем, что передача снабжена дополнительной муфтой и тормозом, установленным соосно с основными тормозом и муфтой и аналогичными им по конструкции , при этом ведомые роторы муфты и роторы тормозов объединены в один зубчатый стакан, ферромагнитные части каждого из ведущих роторов муфт расположены напротив соответствующих индукторов муфт и тормозов, ведущий ротор основной муфты соединен с водилом, а ведущий ротор дополнительной муфты с колесом зубчатой передачи, которо кинематически св зано со вторым цен ральным колесом дифференциала, а на соседних выступах кольцевых магнито проводов соответственно- основных и дополнительных муфт и тормозов выполнены зубцы. На фиг. 1 схематически изображена предложенна электромеханическа передача; на фиг. 2 - фазова плоскость , отображающа работу передачи на фиг.3 кривые зависимости КПД, Электрюмеханическа передача содержит ведущий вал 1, на котором за реплено центральное колесо 2 йубчатого дифференциала, имеющего второе центральное колесо 3 и водило Ц Водило св зано с ведущим ротором 5 индукционной муфты, состо щего из двух кольцевых Ферромагнитных частей , соединенных в средней части немагнитной вставкой 6. Немагнитопроводное кольцо 7 установлено также на торце ведущего ротора 5. Ведомый ротор 8 трубы с сердечником, посаженным на ведомый вал 9 передачи , имеет зубцы, вл ющиес полюсами муфты. Неподвижный магнитопровод сотоит из корпуса 10с зубцами 11, двух колец 12 без зубцов в воз душном зазоре и немагнитопроводного кольца 13. В корпусе 10 установлены две обмотки 14 возбуждени . В этом же корпусе 10, установлены детали второго индукционного элемента: кол ца 15 без зубцов в воздушном зазоре зубцы 16 и обмотки 17 возбуждени . Второй индукционный элемент имеет, кроме того, ведущий ротор 18, имеющий немагнитопроводное кольцо 6 в средней части и немагнитопроводное кольцо 7 из торце, и ведомый ротор 19, закрепленный на ведомом ва34 лу 9 передачи и отделенный от ведомого ротора 8 немагнитопроводным кольцом 20. Ведущий ротор 18 св зан кинематически со вторым центральным колесом 3 дополнительной зубчатой передачей 21. Электромеханическа передача работает следующим образом. Малые частоты вращени ведомого вала 9 передачи, крторые необходимо обеспечить, определ ютс передаточным отношением Ц, т. е. отношением частоты вращени ведомого вала 9 передачи к частоте вращени ведущего вала 1ио. Уровень U . i-ivjDcnD U показан на фазовой плоскости (фиг.2 с координатами UJg- и u)g, соответствующими скорост м ведущих роторов 5 и 18 uJc -. lв W.r-T:f V wJ. 19шл Здесь же по оси ординйт откладываетс относительна скорость ведомого вала 9 и. Состо ние дифференциала, т.е. частоты вращени его звеньев, может быть определено какой-либо точкой , принадлежащей отрезку СК(фиг.2), так как частоты вращени звеньев дифференциала св заны линейной зависимостью gS , g.) 50 leo где A)gQ- относительна частота вращени ротора 5 при неподвиж ном водиле k; Cu.rtQ- относительна частота вращени ротора 18 при неподвижном центральном колесе 3. При требуемой малой частоте (зона 1 на фазовой плоскости, фиг.2) вращени ведомого вала обмотки 14 возбуждени включаютс с одинаковым направлением токов. Это приводит к ра боте первого индукционного элемента в режиме муфты, при котором ротор 5 увлекает за собой ведомый ротор 8. Обмотки 17 второго индукционного элемента также в этом режиме включаютс согласно,, что приводит к работе и второго индукционного элемента в режиме муфты, при котором ведущий ротор 18 увлекает за собой ведомый ротор 19. Допустим, что состо ние дифференциала на фазовой плоскости при этом изображаетс точкой d. , Тогда относительное скольжение ( разность ) частот вращени ротора 5 и ротора 8, деленна на частоту вращени ведущего вала 1 передачи в первом индукционном элементе равна уг(фиг.2 Относительное скольжение во втором индукционном элементе равно у-д. Со отношение между Yj и YIQ устанавлив етс из услови равновеси диффере циала, которое сводитс к условию равенства относительного момента н роторе 5. ,-.-.4-,w У W ц)50 относительного момента на роторе 1 и .. 1 (ъ) - Ik. -- I V те Щ где М 5 и соответственно моменты на роторах 5 и 18; момент на ведущем ва лу 1 передачи, подоби треугольников СОК и LNK устанавливаем ( 3) из ур С учетом уравнений (2) нени k получаем ) . 50 т Лева часть уравнени 5 представл ет собой суммарные относител ные потери в обоих индукционных эл ментах которые равны единице при и достигают нулевого значени при з ным отношением этой зоне и. . 1 в измен етс в соответствии с уравнением ( 5 ). При стремлении увеличить частоту вращени ведомого вала 9 сверх значени , определ емого передаточным отношением DA, обмотки }k возбуждени включают встречно друг другу, оставл обмотки 17 возбуждени включенными согласно друг другу. Это приводит к работе первого индукционного элемента в режиме тормоза, а второго - в режиме муфты (2-а зона работы передачи, фиг.2). При передаточном отношении (фиг.2) получает неподвижный ротор 5 и полную синхронизацию вращени ротора 18 и ведомого ротора 19. КПД передачи в этом режиме достигает единицы (фиг.З). При стремлении увеличить частоту вращени ведомого вала 9 сверх значени , определ емого передаточным отношением Ug , обмотки 1 4 возбуждени включают согласно, а обмотки 17 возбуждени встречно друг другу. При этом первый индукционный элемент работает в режиме муфты, а второй в режиме тормоза. При передаточном отношении ис(фиг.2) получаемый неподвижный ротор 18 и полную синхронизацию роторов 5 и 8. КПД передачи в этом режиме достигает единицы фиг.З Аналогично работает передача и при реверсе ведущего, вала 1 передачи. Введение в конструкцию электромеханической передачи дополнительного индукционного узла позволило расширить .ее функциональные возможности.However, this transfer has limited functionality. In addition, the installation between its elements, the freewheel mechanisms, does not allow the driven shaft to be reversed. The purpose of the invention is to expand the functionality. The goal is achieved by the fact that the transmission is equipped with an additional clutch and brake installed coaxially with the main brake and clutch and similar in design, with the driven clutch rotors and brake rotors combined into one toothed glass, the ferromagnetic parts of each of the leading clutch rotors opposite each other coupling inductors and brakes, the leading rotor of the main coupling is connected to the carrier, and the leading rotor of the additional coupling with a gear wheel, which is kinematically connected with the second price p The main wheel of the differential, and on the adjacent protrusions of the annular magnetic conductors, respectively, of the main and additional couplings and brakes, teeth are made. FIG. Figure 1 shows schematically the proposed electromechanical transmission; in fig. 2 is a phase plane representing the transmission operation of FIG. 3, the efficiency dependence curves, the Electrume gear comprises a drive shaft 1, on which the central wheel 2 of a jagged differential having a second central wheel 3 and the carrier C Hire is connected with the drive rotor 5 consisting of two annular ferromagnetic parts connected in the middle part with a non-magnetic insert 6. A non-magnetic ring 7 is also installed at the end of the driving rotor 5. The driven rotor 8 is a pipe with a core mounted on the ledge first transmission shaft 9, has teeth, is propelling clutch poles. The stationary magnetic core is made up of a housing 10 with teeth 11, two rings 12 without teeth in an air gap and a non-magnetic ring 13. In case 10, two excitation windings 14 are installed. In the same housing 10, parts of the second induction element are mounted: a ring 15 without teeth in the air gap teeth 16 and excitation winding 17. The second induction element has, in addition, a leading rotor 18 having a non-magnetic ring 6 in the middle part and a non-magnetic ring 7 from the end, and a driven rotor 19 fixed on the driven shaft 9 of the 9th gear and separated from the driven rotor 8 by a nonmagnetic ring 20. Leading rotor 18 is kinematically connected with the second central wheel 3 by an additional gear 21. The electromechanical transmission operates as follows. Small rotational speeds of the driven gear shaft 9, which need to be ensured, are determined by the gear ratio C, i.e. the ratio of the rotational speed of the driven gear 9 to the rotation frequency of the drive shaft 1io. Level u. i-ivjDcnD U is shown on the phase plane (FIG. 2 with the coordinates UJg- and u) g corresponding to the speeds of the leading rotors 5 and 18 uJc-. lw W.r-T: f V wJ. 19th Here, the ordinate axis also shows the relative speed of the driven shaft 9 and. The differential state, i.e. the frequency of rotation of its links can be determined by any point belonging to the segment IC (Fig. 2), since the rotation frequencies of the differential links are related by the linear dependence gS, g.) 50 leo where A) gQ is the relative frequency of rotation of the rotor 5 at fixed carrier k; Cu.rtQ is the relative frequency of rotation of the rotor 18 when the central wheel 3 is stationary. At the required low frequency (zone 1 on the phase plane, Fig. 2) of the rotation of the driven shaft, excitation windings 14 are connected with the same direction of the currents. This leads to the operation of the first induction element in the coupling mode, in which the rotor 5 carries away the driven rotor 8. The windings 17 of the second induction element also in this mode are activated according to what results in the operation of the second induction element in the coupling mode, in which The driving rotor 18 carries the driven rotor 19. It is assumed that the state of the differential on the phase plane is represented by the point d. Then the relative slip (difference) of the rotational frequencies of the rotor 5 and the rotor 8 divided by the rotational speed of the transmission drive shaft 1 in the first induction element is equal to y (Fig. 2 The relative slip in the second induction element is y-e. Relationship between Yj and YIQ is established from the equilibrium differential condition, which reduces to the condition of equality of the relative moment on the rotor 5., -.-. 4-, w In W c) 50 the relative moment on the rotor 1 and .. 1 (b) -Ik. - I V those U where M 5 and respectively the moments on the rotors 5 and 18; the moment on the lead shaft of the 1st gear, the similarity of the triangles SOK and LNK is set (3) of ur Taking into account equations (2), we get k). The 50 t of the left-hand side of equation 5 represents the total relative losses in both induction elements that are unity at and reach zero at a reasonable ratio of this zone and. . 1 in varies according to equation (5). In an effort to increase the frequency of rotation of the driven shaft 9 above the value determined by the gear ratio DA, the excitation windings} k turn in opposite directions to each other, leaving the excitation windings 17 connected according to each other. This leads to the operation of the first induction element in the brake mode, and the second in the coupling mode (2-zone transmission operation, figure 2). At the gear ratio (Fig. 2), the fixed rotor 5 and the full synchronization of the rotation of the rotor 18 and the driven rotor 19 receive. The transmission efficiency in this mode reaches unity (Fig. 3). In an effort to increase the frequency of rotation of the driven shaft 9 above the value determined by the gear ratio Ug, the excitation windings 1 4 turn on accord, and the excitation windings 17 are opposite to each other. In this case, the first induction element operates in clutch mode, and the second in brake mode. When the gear ratio of IC (figure 2), the obtained stationary rotor 18 and full synchronization of the rotors 5 and 8. The transmission efficiency in this mode reaches the unit of FIG. 3 The transmission works in the same way when the drive shaft 1 of the transmission is reversed. The introduction of an additional induction unit into the design of electromechanical transmission made it possible to expand its functionality.

J-+ ffii,,J- + ffii ,,

$Q t80 При этом изображающа точка на фазовой плоскости совпадает с точкой А (фиг.2 ) с точкой пересечени отрезка СК с отрезком ОВ, совпадающим с биссектрисой угла СОК. Действительно из подоби треугольников СОК и следует$ Q t80 In this case, the image point on the phase plane coincides with point A (Fig. 2) with the intersection point of the segment SC with the segment OV coinciding with the bisector of the SOC angle. Indeed from the likeness of the triangles JUICE and should

и)and)

480480

откудаfrom where

Таким образом, перва зона работы передачи ограничиваетс передаточ40Thus, the first zone of transmission operation is limited by the transfer40

формула изобретени invention formula

Электромеханическа передача, содержаща муфту с ведущим и ведомым роторами, тормоз с ротором, механический дифференциал и зубчатую передачу, индукторы муфты и тормоза установлены неподвижно на корпусе передачи и снабжены обмотками возбуждени , размещенными в кольцевых магнитопроводах, ведущий ротор муфты соединен с одним из звеньев механического дифференциала, ведомый зубчатый ротор муфты св зан с ведомым валом передачи, ведущий вал передачи соединен с первым центральным колесом дифференциала, при этом ведущий ротор муфты выполнен Vi3 двух ферромагнитных кольцевых частей, соединенных немагнитной вставкой, отличающа с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей , передача снабжена дополнитеЛьной муфтЬй и тормозом, аналогичными по конструкции основной муфте и тормозу соответственно и установленными соосно с ними, при этом ведомые роторы муфт и роторы тормозов объединены в один зубчатый стакан , ферромагнитные части каждого из ведущих роторов муфт расположены напротив соответствующих индукторов муфт и тормозов, ведущий ротор основ ной муфты соединен с водилом, а ве38 дущий ротор дополнительной муфты с колесом зубчатой передачи, которое кинематически св зано со вторым центральным колесом дифференциала, а на соседних выступах кольцевых магнитопроводов соответственно основных и дополнительных муфт и тормозов выполнены зубцы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 61669, кл. Н 02 К 49/01, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2878765/2 -07, кл. Н 02 К 51/00, 1980.An electromechanical transmission containing a clutch with leading and driven rotors, a brake with a rotor, a mechanical differential and a gear transmission, the inductors of the clutch and brakes are fixed on the transmission housing and provided with field windings located in the annular magnetic cores, the leading rotor of the coupling is connected to one of the mechanical differential links , the driven toothed rotor of the clutch is connected to the driven shaft of the transmission, the drive shaft of the transmission is connected to the first central wheel of the differential, and the driving rotor of the clutch is Non-Vi3 of two ferromagnetic ring parts connected by a non-magnetic insert, characterized in that the transmission is equipped with an additional clutch and brake, which are similar in design to the main clutch and brake, respectively, and are coaxially aligned with them, while the driven rotors of the clutches and the rotors of the brakes are combined into one toothed cup, the ferromagnetic parts of each of the leading rotors of the couplings are located opposite the respective inductors of the couplings and brakes, leading the rotor of the main coupling with of the connections to the carrier, and the rotor ve38 duschy additional coupling gear wheel which is kinematically associated with the second central differential gear, and the annular ledges on the adjacent magnetic circuits, respectively, the main and additional clutches and brakes formed prongs. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 61669, cl. H 02 K 49/01, 1978. 2. The author's certificate of the USSR in accordance with application No. 2878765/2-07, cl. H 02 K 51/00, 1980.

Wff иWff and

Claims

Claim

An electromechanical transmission comprising a clutch with a driving and driven rotors, a brake with a rotor, a mechanical differential and a gear transmission, clutch inductors and brakes are fixedly mounted on the transmission housing and equipped with field windings located in the ring magnetic circuits, the clutch driving rotor is connected to one of the links of the mechanical differential , the driven gear rotor of the clutch is connected to the driven shaft of the transmission, the drive shaft of the transmission is connected to the first Central wheel of the differential, while the drive rotor of the clutch is made of two ferro

Ί 944003 8 magnetic ring parts connected by a non-magnetic insert, characterized in that, in order to expand the functionality, the transmission is equipped with an additional clutch and brake, similar in design to the main clutch and brake, respectively, and mounted coaxially with the driven rotors of the clutches and rotors brakes are combined into one gear cup, the ferromagnetic parts of each of the leading rotors of the couplings are located opposite the respective inductors of the couplings and brakes, the leading rotor of the main clutch is connected to the carrier And additional drive rotor coupling gear wheel which is kinematically connected to a second central differential gear 5 and the annular ledges on the adjacent magnetic circuits, respectively, the main and additional clutches and brakes formed prongs.

I

10 Sources of information taken into account in the examination

1. USSR copyright certificate No. 616694, cl. H 02 K 49/04, 1978.

2. USSR author's certificate on application No. 2878765 / 24-07, cl. H 02 K 51/00, 1980.

A - * . . .

ВНИИПИ Order 5145/70 Circulation 721 Subscription

Branch of PPP Patent ”, Uzhhorod, st. Design

L