WO2014062090A1

WO2014062090A1 - Двухроторный электродвигатель с переменными оборотами и крутящим моментом

Info

Publication number: WO2014062090A1
Application number: PCT/RU2013/000890
Authority: WO
Inventors: Равиль Гафиевич ХАДЕЕВ
Original assignee: Khadeev Ravil Gafievich
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2014-04-24
Also published as: RU2518072C1; RU2012144460A

Abstract

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение крутящего момента и оборотов ведомого вала электродвигателя. Согласно изобретению в электродвигателе, в качестве преобразователя передаточного отношения, используют дифференциальную передачу, имеющую один вход и два выхода, вход которой соединен с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя и, при их взаимном вращении вырабатывает электроэнергию, а силой, возникающей при этом, изменением которой, изменяя индуктивную связь между роторами, можно управлять темпом разгона, крутящим моментом и скоростью вращения ведомого вала.

Description

Двухроторный электродвигатель с переменными

оборотами и крутящим моментом.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение оборотов ведомого вала с изменением крутящего момента электродвигателя.

Известны различные пути изменения оборотов вала электродвигателя переменного тока. Основным способом плавного изменения оборотов является управление частотой питающего переменного тока с использованием преобразователей частоты. Этот способ описан в литературе. Например: Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград.

Энергия, 1978, стр. 571-572. Электродвигатель с двумя роторами, с возможностью управления оборотами выходного вала описан также в Патент Ns2345468, заявка на патент ?2010120484.

Недостатком способа управления частотой тока является большая стоимость преобразователей, их сложность, низкий КПД, ненадёжность и то, что для преобразователей для электродвигателей большой мощности пока не создана надёжная элементная база. Недостатком способа, описанного в Патент N°2345468, является отсутствие возможности многократного увеличения крутящего момента на выходном валу при разгоне, недостатком механизма, описанного в заявке N°2010120484 является его сложность, обусловленная наличием обгонной муфты.

Задачей изобретения является осуществление плавного изменения оборотов ведомого вала, устройства с изменением передаточного отношения и крутящего момента в широком диапазоне скоростей, в зависимости от нагрузки, при оптимальном режиме вращения ротора электродвигателя на постоянных, оптимальных оборотах и, как результат, достижения оптимальности разгонных характеристик, повышения коэффициента полезного действия, удешевление производства и упрощение управления.

Указанная цель достигается тем, что, согласно изобретению, в электродвигателе, в качестве преобразователя передаточного отношения, используют дифференциальную передачу любого известного типа, имеющую один вход и два выхода, вход которой соединён с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передаётся больший крутящий момент, соединён с ведомым валом, а второй выход соединён со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя и, при их взаимном вращении вырабатывает электроэнергию, а сила, возникающая при этом, изменением которой, изменяя индуктивную связь между роторами, можно управлять темпом разгона и скоростью вращения ведомого вала, частично блокируя передачу, стремится уменьшить взаимное относительное, противоположное вращение ротора электродвигателя и второго ротора. При вращении ротора электродвигателя, соединённого с одним из центральных колёс, вращение передаётся через пары сателлитов, свободно вращающиеся на водиле, жёстко соединённые между собой, на второе центральное колесо, которое соединено с ведомым валом, а водило соединено со вторым ротором, индуктивно связанным с ротором электродвигателя, который, при его вращении, наводит во втором роторе электродвижущую силу, и при наличии регулируемой нагрузки в его цепи, с регулируемой силой, частично блокирует передачу, увлекая второй ротор, заставляя весь дифференциальный механизм вращаться вокруг своей оси, стремясь уменьшить взаимное относительное вращение между роторами. Это приводит к увеличению оборотов ведомого вала, и к возможности управления темпом изменения его оборотов, которые могут изменяться при изменении соотношения крутящего момента, зависящего от величины электрической нагрузки в цепи второго ротора и крутящего момента на ведомом валу, что позволяет при постоянных, оптимальных оборотах ротора электродвигателя, изменять, в зависимости от нагрузки, крутящий момент и обороты ведомого вала. При разгоне, при наличии нагрузки на ведомом валу, водило, соединённое со вторым ротором стремится к вращению в обратную сторону. Этому препятствует сила, увлекающая второй ротор, связанный с ротором электродвигателя индуктивно, так, как это происходит в электромагнитных муфтах. При изменении нагрузки на ведомом валу, второй ротор будет стремиться к обратному вращению в соответствии с её величиной, а сила между роторами, увлекает второй ротор за ротором электродвигателя, препятствуя этому и определяется электрической нагрузкой в цепи второго ротора. Обороты ведомого вала и крутящий момент также изменяются в соответствии с установленным балансом между силой, связывающей оба ротора и величиной нагрузки на ведомом валу, а обороты ротора электродвигателя остаются оптимальными и неизменными.

Изобретение поясняется чертежом. Ротор электродвигателя 1 свободно вращается на валу, а его обмотка 2 связана индуктивно с обмоткой статора 3 и индуктивно связана с обмоткой второго ротора 4, установленной на водиле 5 дифференциальной передачи, и на котором установлены пары сателлитов 6 и 7, обкатывающиеся по двум центральным колёсам различного диаметра 8 и 9. Центральное колесо 8 соединено с ведомым валом 10, а центральное колесо 9 свободно вращается на валу, но соединено с ротором электродвигателя 1. При вращении ротора электродвигателя 1, который передаёт вращение на центральное колесо 9 сателлиты вращают центральное колесо 8, а сила реакции стремится вращать водило 5 в сторону обратную вращению ротора 1. Ток, который вырабатывается во втором роторе 4 при взаимном вращении ротора 1 и водила 5, на котором установлен второй ротор, увлекает второй ротор и водило дифференциала за ротором электродвигателя 1 с силой, пропорциональной электрической нагрузке в цепи второго ротора. Это приводит к замедлению качения сателлитов по центральным колесам, к уменьшению передаточного отношения и к разгону ведомого вала 10. При увеличении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается величина силы, увлекающей его за ротором электродвигателя, темп разгона выходного вала увеличивается. При уменьшении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается проскальзывание между роторами, передаточное отношение увеличивается, скорость ведомого вала уменьшается. При постоянной электрической нагрузке в цепи второго ротора, изменение нагрузки на ведомом валу приводит к изменению оборотов и крутящего момента ведомого вала.

Claims

Формула изобретения

Двухроторный электродвигатель с переменными оборотами и крутящим моментом отличающийся тем, что согласно изобретению, в электродвигателе, в качестве

преобразователя передаточного отношения, используют дифференциальную передачу любого известного типа, имеющую один вход и два выхода, передающих различный крутящий момент, вход которой соединён с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передаётся больший крутящий момент, соединён с ведомым валом, а второй выход соединён со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором

электродвигателя и, при их взаимном относительном вращении, вырабатывает электроэнергию, а сила, возникающая при этом, изменением которой, изменяя

индуктивную связь между роторами изменением электрической нагрузки в цепи второго ротора, можно управлять крутящим моментом и изменением скорости вращения ведомого вала, частично блокируя дифференциальную передачу, стремится уменьшить взаимное относительное, вращение ротора электродвигателя и второго ротора, увлекая второй ротор за ротором электродвигателя, что приводит к изменению крутящего момента и оборотов ведомого вала электродвигателя.