WO2021150132A1 - Device for converting engine revolutions and torque - Google Patents
Device for converting engine revolutions and torque Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021150132A1 WO2021150132A1 PCT/RU2020/000322 RU2020000322W WO2021150132A1 WO 2021150132 A1 WO2021150132 A1 WO 2021150132A1 RU 2020000322 W RU2020000322 W RU 2020000322W WO 2021150132 A1 WO2021150132 A1 WO 2021150132A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- shaft
- engine
- torque
- driven shaft
- rotation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
- F16H35/02—Gearings or mechanisms with other special functional features for conveying rotary motion with cyclically varying velocity ratio
Definitions
- a device that converts the speed and torque of the engine A device that converts the speed and torque of the engine.
- the invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in transport and in other fields of technology.
- the object of the invention is to achieve a change in a wide range of revolutions and torque on the output shaft of the device.
- the motor shaft is connected to the rotor of the generator 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 with a planetary differential input.
- 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 field winding of the inductor of the electric induction clutch and, if the engine is electric, can feed the armature of the electric motor.
- 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 excitation in the electric induction clutch can be produced from the excitation source of the motor.
- 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 electric 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 electric induction clutch 6 and rotates freely on the shaft 2.
- the carrier of the differential 9 is connected to the satellites 8 with driven shaft 11.
- 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 generator 5 and with the inductor of the electric induction clutch 6.
- the crown tends to rotate in the opposite direction relative 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 motor 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 the generator.
- the output shaft 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 on the output shaft its rotation speed will decrease, and the torque will increase.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
The invention relates to the field of mechanical engineering. A device for converting engine revolutions and torque comprises a planetary differential having an input connected to the engine, one output connected to a driven shaft, and a second output connected to a power-generating eddy current slip clutch in the form of a dual-rotation electric machine that rotates freely on a shaft, the mating part of said machine, in the form of an armature or inductor, being connected to the engine shaft and also to an electric current generator likewise in the form of a dual-rotation electric machine, the mating part of which, in the form of a rotor or stator, is mounted on and connected to the engine shaft. The power from the interaction of the eddy currents, arising as a result of the rotation of the engine shaft in the presence of a load on the driven shaft between the stator and the rotor and between the armature and the inductor, partially locks the differential and forces the entire mechanism to rotate about an axis, which causes an increase in the rate of rotation of the driven shaft and, as the load on the driven shaft increases and the shaft itself decelerates accordingly, causes an increase in the transmission of movement via the gears of the differential and, consequently, an increase in the transmission ratio and the rotational torque from the engine to the shaft. The result is an improvement in the operating characteristics of a transmission.
Description
Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя. A device that converts the speed and torque of the engine.
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 N°2304735 и в Патенте RU 2333405, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе изменения передаточного отношения. Патент RU N°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 using them, 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 an increase in the cost of the design and to a decrease in the degree of reliability. The disadvantages of the known solutions, described in Patent RU N ° 2304735 and Patent RU 2333405, are the complexity of the design and suboptimal mode of operation in the process of changing the gear ratio. Patent RU N ° 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: Lishchenko A. I. 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 Klyuchev V.I.The theory of electric drives. - 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 over a wide range.
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 on 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, ещё 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 rotor of the generator 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 with a planetary differential input. 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 field 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 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 electric 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 electric induction clutch 6 and rotates freely on the shaft 2. the carrier of the differential 9 is connected to the satellites 8 with 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 generator 5 and with the inductor of the electric induction clutch 6. The crown tends to rotate in the opposite direction relative 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 motor 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 the 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 on the output shaft its rotation speed will decrease, and the torque will increase.
Claims
1. Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя, отличающееся тем, что двигатель соединен с механизмом, состоящим из планетарного дифференциала имеющего один вход и два выхода, вход которого соединен с двигателем, один выход соединен с ведомым валом, а второй выход соединен с силовой электроиндукционной муфтой скольжения, являющейся электрической машиной двойного вращения, свободно вращающейся на валу, ответная часть которой, якорь или индуктор, соединена с валом двигателя, а также с генератором электрического тока, также являющегося электрической машиной двойного вращения, ответная часть которого, ротор или статор, установлена на валу двигателя и соединена с ним, а возникающая, в результате вращения вала двигателя и при наличии нагрузки на ведомом валу, между статором и ротором, а также между якорем и индуктором, сила электроиндукционного взаимодействия, частично блокирует дифференциал и заставляет вращаться весь механизм вокруг оси, что приводит к увеличению скорости вращения ведомого вала, а при увеличении нагрузки на ведомый вал, который при этом тормозится, приводит к увеличению передачи движения через шестерни дифференциала и, в результате, к увеличению передаточного отношения и момента вращения от двигателя к валу. 1. A device that converts the revolutions and torque of the engine, characterized in that the engine is connected to a mechanism consisting of a planetary differential having one input and two outputs, the input of which is connected to the engine, one output is connected to the driven shaft, and the second output is connected to the power electrical induction a slip clutch, which is a double rotation electric machine, freely rotating on a shaft, the counterpart of which, an armature or inductor, is connected to the motor shaft, as well as to an electric current generator, which is also a double rotation electric machine, the counterpart of which, a rotor or stator, is installed on the motor shaft and is connected to it, and arising, as a result of the rotation of the motor shaft and in the presence of a load on the driven shaft, between the stator and the rotor, as well as between the armature and the inductor, the force of electrical induction interaction, partially blocks the differential and forces the entire mechanism to rotate around the axis which leads to an increase in speed rotation of the driven shaft, and with an increase in the load on the driven shaft, which is braked at the same time, leads to an increase in the transmission of motion through the differential gears and, as a result, to an increase in the gear ratio and torque from the engine to the shaft.
2. Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя по пункту один, отличающееся тем, что скорость вращения ведомого вала устанавливается в зависимости от соотношения нагрузки на ведомом валу и от сил электрической индукции, частично блокирующих дифференциал. 2. A device that converts the revolutions and the torque of the engine according to paragraph one, characterized in that the speed of rotation of the driven shaft is set depending on the ratio of the load on the driven shaft and on the forces of electrical induction, partially blocking the differential.
3. Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя по пункту один, отличающееся тем, что генератор в устройстве предназначен для обеспечения питания электрическим током электроиндукционной муфты, а в случае необходимости управление током возбуждения от генератора к электроиндукционной муфте может осуществляться дистанционно любым из известных из уровня техники способов. 3. The device that converts the revolutions and the torque of the engine according to paragraph one, characterized in that the generator in the device is designed to supply electric current to the electric induction clutch, and, if necessary, the excitation current from the generator to the electric induction clutch can be controlled remotely by any of the known from the prior art ways.
4. Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя по пункту один, отличающееся тем, что в случае если используется в качестве привода электродвигатель, имеющий индуктор, размещенный
на роторе, например синхронный электродвигатель, генератор может также обеспечивать током его обмотку возбуждения. 4. A device that converts the revolutions and torque of the engine according to paragraph one, characterized in that if an electric motor is used as a drive, it has an inductor located on the rotor, for example a synchronous electric motor, the generator can also supply current to its field winding.
5. Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя по пункту один, отличающееся тем, что в случае использования для привода электродвигателя, имеющего ротор с индуктором, питание которого осуществляется от автономного источника питания, генератор может в схеме отсутствовать, а ток возбуждения электроиндукционной муфты может поступать от цепи питания ротора электродвигателя.
5. A device that converts the revolutions and the torque of the engine according to paragraph one, characterized in that if an electric motor is used to drive an electric motor having a rotor with an inductor, which is powered from an autonomous power source, the generator may be absent in the circuit, and the excitation current of the electric induction clutch may be supplied from the power circuit of the rotor of the electric motor.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020102195 | 2020-01-20 | ||
| RU2020102195A RU2726378C1 (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Device converting rotational rate and torque of engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021150132A1 true WO2021150132A1 (en) | 2021-07-29 |
Family
ID=71616585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000322 WO2021150132A1 (en) | 2020-01-20 | 2020-06-29 | Device for converting engine revolutions and torque |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726378C1 (en) |
| WO (1) | WO2021150132A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024014978A1 (en) * | 2022-09-05 | 2024-01-18 | Равиль Гафиевич ХАДЕЕВ | Electromechanical transmission |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304735C1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-08-20 | Равиль Гафиевич Хадеев | Gear ratio converter |
| KR20080042651A (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Transmission ratio varying mechanism |
| RU2527625C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-10 | Равиль Гафиевич Хадеев | Hybrid drive |
-
2020
- 2020-01-20 RU RU2020102195A patent/RU2726378C1/en active
- 2020-06-29 WO PCT/RU2020/000322 patent/WO2021150132A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304735C1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-08-20 | Равиль Гафиевич Хадеев | Gear ratio converter |
| KR20080042651A (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Transmission ratio varying mechanism |
| RU2527625C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-10 | Равиль Гафиевич Хадеев | Hybrid drive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2726378C1 (en) | 2020-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7618340B2 (en) | Electric damp controlled three-end shaft differential transmission | |
| EP1233179A3 (en) | Composite drive system for compressor | |
| WO2000017989A1 (en) | A synchronous machine with rotating brushes | |
| RU2527625C1 (en) | Hybrid drive | |
| KR101577621B1 (en) | A planetary gear unit on the motor shaft and the center axis of rotation to the right and left two pillars reciprocal rotation two private motor device | |
| US8258641B2 (en) | Mechanical regulation of electrical frequency in an electrical generation system | |
| WO2021150132A1 (en) | Device for converting engine revolutions and torque | |
| RU2518072C1 (en) | Variable rom and torque two-rotor motor | |
| CN212137452U (en) | Driving mechanism | |
| FI115318B (en) | Electrical mechanical gearbox | |
| JP7341158B2 (en) | Electromechanical systems and phasing gearing for transmitting rotational energy | |
| RU2688110C1 (en) | Hybrid vehicle transmission | |
| JP5752365B2 (en) | Power generation system | |
| RU2730094C1 (en) | Transmission for hybrid transport | |
| RU2790299C1 (en) | Transmission for electric vehicles | |
| WO2024014978A1 (en) | Electromechanical transmission | |
| JP2008236962A (en) | Electric rotating machine and hybrid drive device therewith | |
| US827766A (en) | Motor-vehicle. | |
| EP0150884A2 (en) | Wind turbine apparatus for electrical energy production | |
| RU2788457C1 (en) | Electromechanical transmission for hybrid vehicles | |
| RU2771932C1 (en) | Transmission for hybrid vehicles | |
| CN109378933B (en) | Planetary gear type brushless direct current motor | |
| WO2011149379A1 (en) | Electric drive | |
| CN111819361B (en) | Wind power plant with a multi-stage magnetic drive | |
| EP4092888A1 (en) | An electric drive unit for a vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20915682 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20915682 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |