Электромеханический силовой агрегат
Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве электрической передачи транспортных средств, в частности с комбинированной энергоустановкой. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в упрощении конструкции и управления, уменьшении массы и габаритов, повышении надежности, быстродействия и КПД, электромеханического силового агрегата. Данный технический результат достигается тем, что электромеханический силовой агрегат, содержащий электродвигатель переменного тока, один конец вала ротора которого непосредственно соединен с выходным валом теплового двигателя, а второй конец вала соединен через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал с ведущими колесами, полупроводниковый преобразователь, соединяющий статорную обмотку с аккумуляторной батареей, и систему управления, выходы которой соединены с управляющими входами полупроводникового преобразователя, согласно изобретению снабжен размещенным в зазоре между статором и ротором электродвигателя переменного тока дополнительным промежуточным ротором, вал которого вместо второго конца вала электродвигателя непосредственно связан с ведущими колесами через главную передачу и дифференциал. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электрической передачи транспортных средств, в частности с комбинированной энергоустановкой.
Известен электромеханический силовой агрегат [1, 2, 3], содержащий электродвигатель переменного тока, жестко связанный через промежуточную, главную передачи и дифференциал с ведущими колесами и с коронной шестерней планетарной передачи, водило с сателлитами (обойма промежуточных шестерен) которой соединено с выходным валом теплового двигателя, центральная (солнечная) шестерня планетарной передачи соединена с валом генератора переменного тока, а статорные обмотки обоих электродвигателей электрически соединены через полупроводниковые преобразователи с аккумуляторной батареей, систему управления, выходы которой соединены с управляющими входами полупроводниковых преобразователей. К недостаткам известного агрегата относится наличие отдельного генератора и электродвигателя, двух полупроводниковых преобразователей, сложность механической передачи и управления агрегатом.
Известен электромеханический силовой агрегат [4, 5, 6], содержащий электродвигатель переменного тока, один конец вала ротора которого непосредственно соединен с выходным валом теплового двигателя, а второй конец вала соединен через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал с ведущими колесами, полупроводниковый преобразователь, соединяющий статорную обмотку с аккумуляторной батареей и систему управления, выходы которой соединены с управляющими входами полупроводникового преобразователя. Известный агрегат имеет следующие недостатки: сложность и ограниченность управления потоками энергии, необходимость сцепления и коробки передач.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении конструкции и управления, уменьшении массы и габаритов, повышении надежности, быстродействия и КПД.
Поставленная техническая задача решается тем, что известный электромеханический силовой агрегат, содержащий электродвигатель переменного тока, один конец вала ротора которого непосредственно соединен с выходным валом теплового двигателя, а второй конец вала соединен через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал с ведущими колесами, полупроводниковый преобразователь, соединяющий статорную обмотку с аккумуляторной батареей, и систему управления, выходы которой соединены с управляющими входами полупроводникового преобразователя, согласно изобретению снабжен размещенным в зазоре между статором и ротором электродвигателя переменного тока дополнительным промежуточным ротором, вал которого вместо второго конца вала электродвигателя непосредственно связан с ведущими колесами через главную передачу и дифференциал.
На фиг.1 и 2 представлены чертежи предлагаемого электромеханического силового агрегата.
Агрегат содержит первичный ротор 1 с магнитными полюсами 2, статор 3 с обмоткой переменного тока, промежуточный ротор 4 с соединенными последовательно короткозамкнутыми обмотками, расположенными на внутренней и наружной сторонах промежуточного ротора, подшипниковый щит 5. Первичный ротор непосредственно соединен с выходным валом теплового двигателя и совмещен с его маховиком, а вал промежуточного ротора является выходным валом электромеханического силового агрегата и непосредственно связан с ведущими колесами через главную передачу и дифференциал.
Предлагаемый электромеханический силовой агрегат работает следующим образом. Первичный ротор 1, непосредственно связанный с выходным валом теплового двигателя вращается внутри промежуточного ротора 4, создавая с помощью своих полюсов 2 вращающееся магнитное поле в зазоре между первичным и промежуточным роторами. Это магнитное поле наводит ЭДС в полувитках короткозамкнутой обмотки промежуточного ротора, находящихся на его внутренней стороне, и вызывает протекание тока в соответствующих полувитках, находящихся на наружной стороне промежуточного ротора. Полувитки внутренней и наружной сторон промежуточного ротора соединены друг с другом последовательно. Поэтому эти токи создают вторичное вращающееся поле и в зазоре между промежуточным ротором и статором, наводящее ЭДС в обмотках статора. Таким образом, промежуточный ротор оказывается связанным магнитным потоком, как с первичным ротором, так и со статором. Вследствие этого возникает возможность трехстороннего преобразования энергии и создание электромеханического момента, действующего на промежуточный ротор как со стороны первичного ротора, так и со стороны статора. Направление преобразования энергии, а также регулирование величины электромагнитных моментов обеспечивается полупроводниковым преобразователем, соединяющим статорную обмотку с аккумуляторной батареей.
Предлагаемый электромеханический силовой агрегат позволяет бесконтактным способом управлять всеми режимами движения транспортного средства, включая пуск теплового двигателя, разгон, выбег и рекуперативное торможение транспортного средства, а также заряд тяговой аккумуляторной батареи. По структурной схеме распределения потоков энергии и известным преимуществам он полностью эквивалентен известному агрегату [1, 2, 3], но в отличие от него распределение мощности осуществляется не с помощью дополнительных механических передач, а через трехстороннюю электромагнитную связь промежуточного ротора как с первичным ротором, так и со статором. Это значительно упрощает конструкцию и управление, уменьшает массу, габариты и стоимость силового агрегата и повышает его надежность, быстродействие и КПД.
Источник информации
1. Toyota Prius - Автомобиль 2005 г. Газета "Авторевю", №22, 2004 г., с.6.
2. Двигатель года. Prius взял приз. Газета "Авторевю", №10, 2004 г.
3. TOYOTA: Company>Technology. http://www.Toyota.co.jp/tech/environment/hsd/02.html...05.html.
4. Сага об ИНСАЙТЕ. Газета "Авторевю", №23, 1999 г.
5. Своими глазами. Двигатель года. Газета "Авторевю", №11, 2003 г.
6. The New 2005 Honda Accord Hybrid - Hybrid Technology Overview. http://automobiles.honda.com/models/accord_hybrid.asp/technology.
Электромеханический силовой агрегат, содержащий электродвигатель переменного тока, один конец вала ротора которого непосредственно соединен с выходным валом теплового двигателя, а второй конец вала соединен через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал с ведущими колесами, полупроводниковый преобразователь, соединяющий статорную обмотку с аккумуляторной батареей, и систему управления, выходы которой соединены с управляющими входами полупроводникового преобразователя, отличающийся тем, что он снабжен размещенным в зазоре между статором и ротором электродвигателя переменного тока дополнительным промежуточным ротором, вал которого вместо второго конца вала электродвигателя непосредственно связан с ведущими колесами через главную передачу и дифференциал.
