Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в различных областях техники и на транспорте.The invention relates to the field of power engineering and can be used in various fields of technology and transport.
Известна возможность управления оборотами синхронного 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 синхронных двигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, невозможность в широких пределах изменять частоту вращения. Она для синхронных электродвигателей постоянная.Known is the ability to control the speed of a synchronous motor using frequency regulation. However, with frequency control, it is impossible to dramatically increase the torque. Various circuits of synchronous electric motor devices are also known. They are described in the technical literature. For example: A. Lishchenko Synchronous motors with automatic excitation control. Kiev. Publishing house "Technique" 1969, IP Kopylov Electric machines - 2nd edition, revised - Moscow: Higher school; Logos, 2000, also in Key V.I. Theory of electric drive. - Moscow: Energoatomizdat 1985. Along with many of the positive qualities of synchronous motors, they have a major drawback that limits their application, the inability to widely vary the speed. It is constant for synchronous motors.
Задачей изобретения является изменение на выходном валу, при постоянных оборотах ротора синхронного электродвигателя, в широких пределах оборотов и крутящего момента.The objective of the invention is to change the output shaft, at constant rotor speeds of the rotor of the synchronous electric motor, over a wide range of revolutions and torque.
Поставленная цель достигается тем, что вал электродвигателя подключен на вход дифференциала, один выход его подключен к ведомому валу, а второй выход через редуктор подключен к установленному на общей оси статору электромашинного генератора возбуждения синхронного электродвигателя, который имеет возможность вращаться, образуя с ротором электрическую машину двойного вращения, и ротор которого жестко соединен с ротором электродвигателя. Статор электромашинного генератора, увлекаемый за ротором силой индукции, частично блокирует дифференциал и, в результате, изменяет передаточное отношение от ротора двигателя к выходному валу. Статор генератора возбуждения, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора возбуждения, увлекает статор за ротором. Это частично блокирует дифференциал и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала вокруг оси и передаточного отношения редуктора дифференциала. Взаимодействуя, эти две противоположно направленные силы уравновешивают суммарное передаточное отношение. Для обеспечения приемлемого соотношения крутящих моментов на выходном валу и генераторе возбуждения, позволяющего влиять на изменение оборотов и крутящего момента выходного вала, второй выход дифференциала подключен к статору генератора через повышающий обороты редуктор. При увеличении нагрузки на выходном валу, он тормозится, скольжение в генераторе возбуждения увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение в зависимости от нагрузки автоматически увеличивается, скорость вращения выходного вала уменьшается, а крутящий момент на выходе увеличивается. При увеличении индукционной силы возникающей между ротором и статором генератора возбуждения, или при уменьшении нагрузки на выходном валу, скольжение между ними уменьшается, вращение элементов редуктора относительно друг друга уменьшается и движение на выходной вал в большей степени передается через вращение дифференциала вокруг оси, при этом суммарное передаточное отношение уменьшается, скорость вращения выходного вала возрастает, а крутящий момент уменьшается.This goal is achieved by the fact that the motor shaft is connected to the differential input, one output is connected to the driven shaft, and the second output through the gearbox is connected to the stator of the synchronous electric motor excitation generator installed on the common axis, which has the ability to rotate, forming a double electric machine with the rotor rotation, and the rotor of which is rigidly connected to the rotor of the electric motor. The stator of the electric machine generator, carried away by the induction force behind the rotor, partially blocks the differential and, as a result, changes the gear ratio from the engine rotor to the output shaft. The stator of the excitation generator, connected to the differential, tends to rotate in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and the induction force that occurs when the rotor and stator of the excitation generator slip, carries the stator behind the rotor. This partially blocks the differential and reduces the transmission of rotation through the elements of the differential, reducing the total gear ratio, which consists of the rotation of the differential around the axis and the gear ratio of the differential gear. Interacting, these two oppositely directed forces balance the total gear ratio. To ensure an acceptable ratio of torques on the output shaft and the excitation generator, which allows you to influence the change in speed and torque of the output shaft, the second differential output is connected to the generator stator through a speed increasing gearbox. When the load on the output shaft increases, it slows down, the slip in the excitation generator increases, rotation is transmitted more through the differential elements, the total gear ratio automatically increases depending on the load, the rotation speed of the output shaft decreases, and the output torque increases. With an increase in the induction force arising between the rotor and stator of the excitation generator, or with a decrease in the load on the output shaft, the sliding between them decreases, the rotation of the gearbox elements relative to each other decreases, and the movement to the output shaft is more transmitted through the rotation of the differential around the axis, and the total the gear ratio decreases, the rotation speed of the output shaft increases, and the torque decreases.
Изобретение поясняется чертежом. На Фиг. 1 показан асимметричный дифференциал, вход которого, центральная шестерня 10, соединена с валом синхронного электродвигателя 1, с которым также соединен ротор его генератора возбуждения 2. Один из выходов дифференциала, его водило 8, соединен с статором генератора возбуждения 4 через редуктор (который может быть любой иной конструкции), состоящий из центральной шестерни 3, соединенной с статором генератора 4, сателлитов 5, оси вращения которых установлены на водиле 8, и неподвижного венца 6 соединенного с корпусом. Сателлит 5 передает вращение на статор генератора возбуждения через центральную шестерню 3, соединенную с ним. На другой выход дифференциала вращение передается от вала привода 1, через шестерню 10, сателлиты 7 и 9, соединенные между собой и свободно вращающиеся на водиле 8, на центральную шестерню 11, которая соединена с выходным валом 12. При увеличении нагрузки на выходном валу его торможение передается через дифференциал и редуктор, на статор генератора возбуждения. При этом между ротором и статором генератора скольжение увеличивается, статор тормозится, вращение в большей степени передается по элементам дифференциала, передаточное отношение и крутящий момент увеличиваются.The invention is illustrated in the drawing. In FIG. 1 shows an asymmetric differential, the input of which, the central gear 10, is connected to the shaft of the synchronous electric motor 1, to which the rotor of its excitation generator 2 is also connected. One of the outputs of the differential, its carrier 8, is connected to the stator of the excitation generator 4 through a gearbox (which can be any other design), consisting of a central gear 3 connected to the stator of the generator 4, satellites 5, the axis of rotation of which are mounted on the carrier 8, and a stationary crown 6 connected to the housing. Satellite 5 transfers rotation to the stator of the excitation generator through the central gear 3 connected to it. The rotation is transmitted to another differential output from the drive shaft 1, through gear 10, satellites 7 and 9, interconnected and freely rotating on carrier 8, to central gear 11, which is connected to output shaft 12. When the load on the output shaft increases, its braking transmitted through the differential and gear to the stator of the excitation generator. In this case, between the rotor and the generator stator, the slip increases, the stator is braked, the rotation is more transmitted through the differential elements, the gear ratio and torque increase.