Электромеханический вариатор



Электромеханический вариатор
Электромеханический вариатор

 


Владельцы патента RU 2447569:

Куликов Леонид Борисович (RU)

Изобретение относится к электротехнике, к электродинамическим устройствам для передачи механической энергии от ведущего вала к ведомому и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств в качестве автоматического вариатора скорости и крутящего момента. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей. Электромеханический вариатор выполнен в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя. Он оснащен двумя соосно установленными индукторами с обмотками возбуждения, одним общим для двигателя и генератора якорем с обмоткой, подключенной к своему токосъемному узлу. Обмотку якоря пересекают магнитные потоки обоих индукторов и индуцируют в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу. Ведущий вал вариатора соединен с общим якорем. Один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора. Обмотка возбуждения вращающегося индуктора снабжена самостоятельным токосъемным узлом. Этот узел, в зависимости от требуемого направления вращения ведомого вала по отношению к ведущему, обеспечивает возможность подключения обмотки возбуждения вращающегося индуктора к независимому источнику постоянного тока или к токосъемному узлу обмотки якоря. Обмотка возбуждения неподвижного индуктора при этом подключена к токосъемному узлу обмотки якоря или независимому источнику постоянного тока соответственно. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электродинамическим устройствам для передачи механической энергии от ведущего вала к ведомому, работающим как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств в качестве автоматического вариатора скорости и крутящего момента.

Известен электромеханический вариатор с ведущим и ведомым валами, выполненный в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя, имеющий два соосно установленных индуктора с обмотками возбуждения, одна из которых электрически соединена с независимым источником постоянного тока, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, пересекаемой магнитными потоками обоих индукторов, индуцирующих в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу, и подключенной к своему токосъемному узлу, причем ведущий вал вариатора соединен с общим якорем, один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора (см. патент SU 157707, кл. Н02K 51/00, опубл. 07.07.1990). Недостатками известного устройства являются передача вращения только в одну сторону, а также невозможность подключения дополнительных источников или потребителей энергии.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей вариатора. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что электромеханический вариатор с ведущим и ведомым валами выполнен в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя, имеющий два соосно установленных индуктора с обмотками возбуждения, одна из которых электрически соединена с независимым источником постоянного тока, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, пересекаемой магнитными потоками обоих индукторов, индуцирующих в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу, и подключенной к своему токосъемному узлу, причем ведущий вал вариатора соединен с общим якорем, один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора, причем обмотка возбуждения вращающегося индуктора снабжена самостоятельным токосъемным узлом, выполненным с возможностью подключения, в зависимости от требуемого направления вращения ведомого вала по отношению к ведущему, к независимому источнику постоянного тока или к токосъемному узлу обмотки якоря, а обмотка возбуждения неподвижного индуктора при этом подключена к токосъемному узлу обмотки якоря или независимому источнику постоянного тока соответственно. Токосъемный узел якоря может быть выполнен в виде коллектора с щетками или токосъемных колец с щетками и выпрямителем тока. Токосъемный узел вращающегося индуктора может быть выполнен в виде коллектора с щетками или щеток с токосъемными кольцами и оснащен датчиком положения и устройством формирования и подачи питающего напряжения. Через токосъемный узел якоря последовательно или параллельно с обмоткой возбуждения одного из индукторов могут быть подключены другие независимые потребители/источники электроэнергии, например аккумуляторная батарея.

На фиг.1 схематически изображен вариатор с вращением ведущего и ведомого валов в одну сторону;

на фиг.2 - вариатор с вращением ведущего и ведомого валов в разные стороны.

Электромеханический вариатор состоит из неподвижного индуктора 1 с обмоткой возбуждения 2, вращающегося якоря 3, соединенного с ведущим валом 4, и вращающегося индуктора 5 с обмоткой возбуждения 6, соединенного с ведомым валом 7. Якорь 3 имеет обмотку 8, секции которой соединены с пластинами коллектора 9. Секции обмотки возбуждения 6 вращающегося индуктора 5 соединены с пластинами коллектора 10. Электрический контакт с пластинами коллектора 9 обеспечивают неподвижные щетки 11, а электрический контакт с пластинами коллектора 10 обеспечивают неподвижные щетки 12.

Направление магнитных потоков неподвижного 1 и вращающегося 5 индукторов противоположно друг другу, что показано стрелками на фиг.1 и фиг.2. Независимый источник постоянного тока 13, в зависимости от требуемого направления вращения ведомого вала, питает обмотки возбуждения или неподвижного индуктора (фиг.2), или вращающегося индуктора (фиг.1).

Электромеханический вариатор, изображенный на фиг.1, работает следующим образом.

При прохождении постоянного тока от источника 13 через щетки 12 и коллектор 10 по обмотке возбуждения 6 вращающегося индуктора 5, в последнем возникает магнитный поток. При вращении в магнитном потоке индуктора 5 якоря 3 в его обмотке 8 наводится ЭДС, которая через коллектор 9 и щетки 11 вызывает прохождение постоянного тока по обмотке возбуждения 2 неподвижного индуктора 1. Прохождение постоянного тока по обмотке возбуждения 2 неподвижного индуктора 1 вызывает в нем возникновение магнитного потока, направленного против магнитного потока индуктора 5. При вращении в магнитном поле индуктора 1 якоря 3 в его обмотке 8 наводится ЭДС, направленная против ЭДС, индуцируемой магнитным полем индуктора 5, что приводит к уменьшению тока, протекающего по обмотке 8 якоря 3 и по обмотке 2 индуктора 1, уменьшая магнитный поток последнего. В итоге ток в обмотках 8 и 2 устанавливается на таком уровне, чтобы разность ЭДС, наводимых в обмотке 8 якоря 3 от пересечения ею магнитных потоков индукторов 5 и 1, компенсировала электрические потери в обмотках 8 и 2 от прохождения в них постоянного тока. Взаимодействие магнитного потока индуктора 5, связанного с ведомым валом 7, с током, протекающим по обмотке 8 якоря 3, приводит к возникновению вращающего момента на индукторе 5 и он начинает вращаться в одну сторону с вращением якоря 3, связанного с ведущим валом 4 вариатора. При увеличении скорости вращения ведомого вала и связанного с ним индуктора 5 происходит уменьшение относительной скорости пересечения магнитным потоком индуктора 5 обмотки 8 якоря 3. Это приводит к уменьшению составляющей ЭДС, наводимой в обмотке 8 якоря 3 от пересечения ею магнитного потока индуктора 5, что, в свою очередь, уменьшает общую разность ЭДС и уменьшает силу тока, протекающего по обмоткам 8 и 2. В итоге вращающий момент на ведомом валу также уменьшается. Таким образом, в электромеханическом вариаторе реализуется автоматическое уменьшение вращающего момента на ведомом валу с увеличением скорости его вращения.

Электромеханический вариатор, изображенный на фиг.2, работает следующим образом.

При прохождении постоянного тока от источника 13 по обмотке возбуждения 2 неподвижного индуктора 1, в последнем возникает магнитный поток. При вращении в магнитном потоке индуктора 1 якоря 3 в его обмотке 8 наводится ЭДС, которая через коллекторы 9 и 10 и щетки 11 и 12 вызывает прохождение постоянного тока по обмотке возбуждения 6 вращающегося индуктора 5. Прохождение постоянного тока по обмотке возбуждения 6 вращающегося индуктора 5 вызывает в нем возникновение магнитного потока, направленного против магнитного потока индуктора 1. При вращении в магнитном поле индуктора 5 якоря 3 в его обмотке 8 наводится ЭДС, направленная против ЭДС, индуцируемой магнитным полем индуктора 1, что приводит к уменьшению тока, протекающего по обмотке 8 якоря 3 и по обмотке 6 индуктора 5, уменьшая магнитный поток последнего. В итоге ток в обмотках 8 и 6 устанавливается на таком уровне, чтобы разность ЭДС, наводимых в обмотке 8 якоря 3 от пересечения ею магнитных потоков индукторов 5 и 1, компенсировала электрические потери в обмотках 8 и 6 от прохождения в них постоянного тока. Взаимодействие магнитного потока индуктора 5, связанного с ведомым валом 7, с током, протекающим по обмотке 8 якоря 3, приводит к возникновению вращающего момента на индукторе 5 и он начинает вращаться в сторону, противоположную вращению якоря 3, связанного с ведущим валом 4 вариатора. При увеличении скорости вращения ведомого вала и связанного с ним индуктора 5 происходит увеличение относительной скорости пересечения магнитным потоком индуктора 5 обмотки 8 якоря 3. Это приводит к увеличению составляющей ЭДС, наводимой в обмотке 8 якоря 3 от пересечения ею магнитного потока индуктора 5, что, в свою очередь, уменьшает общую разность ЭДС и уменьшает силу тока, протекающего по обмоткам 8 и 6. В итоге вращающий момент на ведомом валу также уменьшается. Таким образом, в электромеханическом вариаторе реализуется автоматическое уменьшение вращающего момента на ведомом валу с увеличением скорости его вращения.

Таким образом, реверсирование вращения ведомого вала по отношению к ведущему валу можно легко осуществлять простым электрическим переключением обмоток вариатора согласно схемам, изображенным на фиг.1 и фиг.2. Если к щеткам 11 подключить дополнительный потребитель электроэнергии, например аккумуляторную батарею, то электромеханический вариатор будет работать не только как преобразователь крутящего момента, но и как генератор электроэнергии. Если к щеткам 11 подключить дополнительный источник электроэнергии, например аккумуляторную батарею, то это вызовет дополнительное увеличение мощности и момента на ведомом валу.

1. Электромеханический вариатор с ведущим и ведомым валами, выполненный в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя, имеющий два соосно установленных индуктора с обмотками возбуждения, одна из которых электрически соединена с независимым источником постоянного тока, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, пересекаемой магнитными потоками обоих индукторов, индуцирующих в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу, и подключенной к своему токосъемному узлу, причем ведущий вал вариатора соединен с общим якорем, один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора, отличающийся тем, что обмотка возбуждения вращающегося индуктора снабжена самостоятельным токосъемным узлом, выполненным с возможностью подключения в зависимости от требуемого направления вращения ведомого вала по отношению к ведущему к независимому источнику постоянного тока или к токосъемному узлу обмотки якоря, а обмотка возбуждения неподвижного индуктора при этом подключена к токосъемному узлу обмотки якоря или независимому источнику постоянного тока соответственно.

2. Электромеханический вариатор по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел якоря выполнен в виде коллектора с щетками или токосъемных колец с щетками и выпрямителем тока.

3. Электромеханический вариатор по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел вращающегося индуктора выполнен в виде коллектора с щетками или щеток с токосъемными кольца и оснащен датчиком положения и устройством формирования и подачи питающего напряжения.

4. Электромеханический вариатор по п.1, отличающийся тем, что через токосъемный узел якоря последовательно или параллельно с обмоткой возбуждения одного из индукторов подключены другие независимые потребители/источники электроэнергии, например аккумуляторная батарея.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к устройствам для получения механической энергии и преобразования ее в различные другие виды, например в электрическую и тепловую.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к каскадным электрическим приводам вращательного движения, и может быть использовано при создании безредукторных приводов с регулируемой частотой от 0 до двойной номинальной при постоянной номинальной скорости вращения, в том числе реверсивных и любых других типов приводов.

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для получения электроэнергии контрроторным генератором с электромеханическим приводом. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на другой ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в параметрических машинах в электроэнергетике в качестве электрогенераторов и электродвигателей, например, на электростанциях.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на другой ее вход (электрический) в суммарную электрическую энергию переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, к энергетическим транспортным средствам и может быть использовано для привода всех видов транспорта. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах для роторного бурения, для измерения расхода жидкости в трубопроводах большого диаметра, для регулирования подачи насосов в магистральных трубопроводах.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве приводного двигателя постоянного тока в устройствах электропривода для транспорта.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, а именно - к устройствам для накопления и преобразования энергии при помощи супермаховика, оснащенного электрической машиной, работающей попеременно в режиме двигателя и генератора, и может найти применение в электроэнергетической отрасли при создании пиковых электроустановок, предназначенных для включения в промышленные сети и компенсирующих резкие пики и спады потребления энергии, в космической технике, в транспортных установках.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к регулируемым двигателям переменного тока, и может быть использовано при проектировании и производстве электропривода, необходимого для плавного и экономичного регулирования скорости вращения вала в широких пределах ее изменения с сохранением достаточно высокого пускового момента.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, которые могут быть использованы в качестве двигателей и/или генераторов переменного или постоянного тока в промышленности и быту.

Изобретение относится к области электротехники, а именно – к особенностям конструктивного выполнения электродвигателей, предназначенных для безредукторного привода преимущественно транспортных средств.

Изобретение относится к области специальных электрических машин, а именно к конструкции электрических асинхронных герметизированных двигателей, используемых в промышленных установках для работы в химически агрессивных, радиационных и взрывоопасных газообразных и жидких средах, при высоких давлениях и температуре и содержащих герметизированные статоры.

Изобретение относится к приводным устройствам для передвижных средств, и может быть использовано при изготовлении роликовых платформ, инвалидных колясок и комплектующих их приводных мотор-колес.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании двухстаторных электродвигателей. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к торцевым бесконтактным электрическим машинам. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках
Наверх