Управляемый каскадный электрический привод с жидкостным токосъемом


 


Владельцы патента RU 2461947:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО КубГТУ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к каскадным электрическим приводам вращательного движения, состоящим, например, из двух однотипных асинхронных двигателей, и может быть использовано при создании электрических приводов с регулируемой скоростью вращения от номинальной до двойной номинальной при постоянном моменте или приводов с удвоенным моментом при постоянной номинальной скорости вращения, а также при создании других типов электрических приводов. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в получении требуемых (необходимых) электромеханических характеристик электрического привода с жидкостным токосъемом при одновременном обеспечении более надежной его работы. Указанный технический результат достигается путем усовершенствованная конструкция каскадного электрического привода за счет усовершенствования работы системы электромагнитных муфт и системы питания одного из асинхронных двигателей, что обеспечивает получение больших скоростей вращения, близких к двойной номинальной, при номинальном значении величины момента или получение удвоенного момента при номинальной скорости вращения. Управляемый каскадный электрический привод содержит два электродвигателя, установленных в корпусе соосно, каждый из которых состоит из ротора и статора, причем статор первого электродвигателя выполнен неподвижным и закреплен на корпусе, а его ротор закреплен на своем валу, крепежные кольца, два из которых закреплены на корпусе, а другое на валу первого электродвигателя, электромагнитные муфты, закрепленные на корпусе электрического привода, трехфазную систему питания, ротор второго электродвигателя выполнен подвижным и установлен с возможностью свободного вращения относительно своего вала, а статор второго электродвигателя закреплен на своем валу, при этом крепежное кольцо жестко закреплено на корпусе управляемого каскадного электропривода, на котором установлены три неподвижные фрикционные полумуфты, одна из которых имеет возможность притяжения с целью фиксации к установленной на первом валу фрикционной прокладке своей подвижной полумуфты, скользящей по шлицевым выточкам вала электродвигателя со свободно вращающимся ротором, другая полумуфта имеет возможность притяжения с целью фиксации к той же фрикционной прокладке своей полумуфты, заходящей во впадину корпуса подвижного ротора, сосной с указанной полумуфтой, а третья полумуфта имеет возможность притяжения с целью фиксации к другой закрепленной на корпусе электропривода фрикционной прокладке своей полумуфты, заходящей во впадину корпуса подвижного ротора, соосной с указанной полумуфтой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к каскадным электрическим приводам вращательного движения, состоящим, например, из двух однотипных асинхронных двигателей, и может найти применение при создании безредукторных электрических приводов с регулируемой скоростью вращения от номинальной до двойной номинальной при постоянном моменте или приводов с удвоенным моментом при постоянной номинальной скорости вращения, а также при использовании любых других типов электрических приводов.

Известные электрические двигатели переменного тока с короткозамкнутым или фазным ротором имеют лишь номинальную скорость вращения и момент на валу. Удвоенная скорость вращения достигается применением различных редукторов, что усложняет электрический привод, снижает его надежность. Удвоенный момент достигается применением одинаковых двигателей, работающих на один вал, что повышает массогабаритные показатели электрического привода. Однако применение этих двух способов не решает проблему получения удвоенной скорости вращения при постоянном моменте или удвоенного момента при постоянной скорости в одном устройстве.

Известен асинхронный электрический двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором и статором с фазными обмотками [Копылов И.П. Электрические машины: учеб. для вузов / И.П.Копылов. - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., Логос, 2000. - 607 с.] Такой асинхронный двигатель имеет скорость вращения, определяемую конструкцией двигателя и параметрами питающей сети. Однако такой двигатель не обеспечивает получение удвоенного значения момента на валу при постоянной номинальной скорости вращения или получения удвоенного значения момента при постоянной номинальной частоте вращения.

Известен каскадный электрический привод, состоящий из двух соосно установленных асинхронных электродвигателей, каждый включает внутренний магнитопровод на валу и наружный магнитопровод, систему электромагнитных муфт. Роторы обоих электродвигателей неподвижно закреплены на валах. Статор одного двигателя закреплен неподвижно, а статор другого с возможностью свободного вращения вокруг вала, который является выходным элементом электропривода (Пат. №2402857, 2010 г.)

И для этого устройства присущи недостатки. Электрический привод обеспечивает получение как двойной скорости вращения при постоянном моменте, так и удвоенного момента при постоянной скорости вращения. Однако использование электромагнитных муфт без специальных фрикционных прокладок в виде чередующихся магнитных и немагнитных концентрических колец может привести к неправильной работе привода. Использование стандартного узла питания электропривода может приводить к частой поломке этого узла, особенно при большой мощности электропривода. Все это снижает надежность и вероятность безотказной работы устройства, что может привести к неправильной работе электрического привода.

Задачей изобретения является разработка управляемого каскадного электрического привода с жидкостным токосъемом, обеспечивающего получение необходимых электромеханических характеристик при более надежной работе устройства.

Технический результат достигается получением больших скоростей вращения, близких к двойной номинальной, при номинальном значении величины момента или получением удвоенного момента при номинальной скорости вращения. Управляемый каскадный электрический привод с жидкостным токосъемом, содержащий два электродвигателя, установленных в корпусе соосно, каждый из которых состоит из ротора и статора, причем статор первого электродвигателя выполнен неподвижным и закреплен на корпусе, а его ротор закреплен на своем валу, металлические крепежные кольца, два из которых закреплены на корпусе, а третье на валу первого электродвигателя, причем все три крепежных кольца закреплены, например, сваркой, электромагнитные муфты, закрепленные на корпусе электрического привода, трехфазную систему питания, ротор второго электродвигателя выполнен подвижным и установлен с возможностью свободного вращения относительно своего вала, а статор второго электродвигателя закреплен на своем валу, при этом крепежное кольцо жестко закреплено на корпусе управляемого каскадного электропривода, на котором установлены три неподвижные фрикционные полумуфты, одна из которых имеет возможность притяжения с целью фиксации к установленной на первом валу фрикционной прокладке своей подвижной полумуфты, скользящей по шлицевым выточкам вала электродвигателя со свободно вращающимся ротором, другая полумуфта имеет возможность притяжения с целью фиксации к той же фрикционной прокладке своей полумуфты, заходящей во впадину корпуса подвижного ротора, соосной с указанной полумуфтой, а третья полумуфта имеет возможность притяжения с целью фиксации к другой закрепленной на корпусе электропривода фрикционной прокладке своей полумуфты, заходящей во впадину корпуса подвижного ротора, соосной с указанной полумуфтой.

Управляемый каскадный электрический привод, содержащий специальные фрикционные прокладки, выполненные в виде чередующихся магнитных и немагнитных концентрических колец.

Управляемый каскадный электрический привод, содержащий на валу второго электрического двигателя трехфазное токосъемное устройство.

Предлагаемое устройство пояснено чертежом, на фиг.1 изображен общий вид устройства.

Каскадный электрический привод состоит из электромагнитных муфт 1, 2, 3, неподвижно закрепленных на кольце 4. Кольцо 4 закреплено на корпусе электропривода 5, например, с помощью сварки. Статор 6 находится в неподвижном состоянии и закреплен на корпусе 5, а ротор 7 закреплен неподвижно и вращается с валом 8 на подшипниках 9 независимо от вращения вала 11. Ротор 10 вращается свободно на валу 11 независимо от вращения вала на подшипниках 12. Статор 13 жестко закреплен на валу 11 и вращается вместе с валом на подшипниках 12, 14 и 15. Электромагнитная муфта 1 воздействует на корпус ротора 10 при помощи фрикционной прокладки 16, жестко закрепленной на корпусе электропривода 5, например, сваркой, а электромагнитная муфта 2 воздействует на корпус ротора 10 при помощи фрикционной прокладки 17, жестко закрепленной на валу 8, например, при помощи сварки. Электромагнитная муфта 3 соединяется с валом 11 при помощи фрикционной прокладки 17. Причем полумуфты 1 и 2 заходят во впадины корпуса ротора 10, а полумуфта 3 свободно скользит по шлицевым выточкам вала 11. Рабочие площади фрикционных прокладок 16 и 17 должны быть одинаковы, для одинаковой производительности электромагнитных муфт 1, 2 и 3. Корпус статора 6 жестко закреплен на корпусе электропривода 5. Подвод электрической энергии для статора 12 осуществляется с помощью жидкостного токосъемного устройства 18, жестко закрепленного на валу 11. Токосъемное устройство защищено изоляцией 19, закрепленной на корпусе электропривода 5.

Принцип работы

Для получения удвоенного значения момента при номинальной скорости вращения необходимо произвести управление электромагнитными муфтами в следующем порядке. Подаем питающее напряжение на электромагнитные муфты 1 и 3, и отключаем от питания электромагнитную муфту 2. При этом ротор 7 вращается на валу 8, а ротор 10 остается неподвижным, так как электромагнитная муфта 1 тормозит ротор 10. При помощи электромагнитной муфты 3 происходит зацепление статора 13, вращающегося на валу 11, с валом 8. В итоге получаем удвоенный момент на валу 11 от двух асинхронных двигателей при номинальной скорости вращения.

Для получения удвоенного значения скорости вращения при номинальной величине вращающего момента необходимо произвести управление электромагнитными муфтами в следующем порядке. Подаем питающее напряжение на электромагнитную муфту 2 и отключаем электромагнитные муфты 1 и 3. При этом ротор 7 вращается на валу 8 и передает крутящий момент и скорость на ротор 10 с помощью электромагнитной муфты 2. Статор 13 вращается с асинхронной скоростью относительно ротора 10. В итоге получаем на валу 11 удвоенное значение скорости вращения при номинальной величине вращающего момента.

Использование предложенных решений позволит улучшить работоспособность и надежность системы электромагнитных муфт, а также повысить надежность системы питания электрического привода, что улучшит надежность и работоспособность каскадного электрического привода в целом. При наращивании количества двигателей можно будет получать большие значения момента и скорости.

Изобретение найдет применение в промышленности, машиностроении, станкостроении, транспорте и т.д.

1. Управляемый каскадный электрический привод с жидкостным токосъемом, содержащий два электродвигателя, установленных в корпусе соосно, каждый из которых состоит из ротора и статора, причем статор первого электродвигателя выполнен неподвижным и закреплен на корпусе, а его ротор закреплен на своем валу, крепежные кольца, два из которых закреплены на корпусе, а третье - на валу первого электродвигателя, электромагнитные муфты, закрепленные на корпусе электрического привода, трехфазную систему питания, причем ротор второго электродвигателя выполнен подвижным и установлен с возможностью свободного вращения относительно своего вала, а статор второго электродвигателя закреплен на своем валу, при этом крепежное кольцо жестко закреплено на корпусе управляемого каскадного электропривода, на котором установлены три неподвижные фрикционные полумуфты, одна из которых имеет возможность притяжения с целью фиксации к установленной на первом валу фрикционной прокладке своей подвижной полумуфты, скользящей по шлицевым выточкам вала электродвигателя со свободновращающимся ротором, другая полумуфта имеет возможность притяжения с целью фиксации к той же фрикционной прокладке своей полумуфты, заходящей во впадину корпуса подвижного ротора, соосной с указанной полумуфтой, а третья полумуфта имеет возможность притяжения с целью фиксации к другой закрепленной на корпусе электропривода фрикционной прокладке своей полумуфты, заходящей во впадину корпуса подвижного ротора, соосной с указанной полумуфтой.

2. Управляемый каскадный электрический привод по п.1, отличающийся тем, что специальные фрикционные прокладки выполнены в виде чередующихся магнитных и немагнитных концентрических колец.

3. Управляемый каскадный электрический привод по п.1, отличающийся тем, что на валу второго электрического двигателя установлено трехфазное токосъемное устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности накопителям энергии для транспортных электрифицированных систем, источников аварийного и бесперебойного питания для атомных, ветровых и солнечных электростанций.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроэнергетическим и силовым установкам, и может быть использовано в качестве привода для всех видов транспорта - сухопутного, водного, воздушном, космического и других видов.

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.

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, в частности к электроприводам переменного тока, и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя для механизмов, имеющих упругую связь с неподвижной опорой.

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 области электротехники, а именно к специальным электрическим машинам, и касается конструкций асинхронных генераторов (АГ) с самовозбуждением, используемых в установках автономного электроснабжения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с несколькими роторами и статорами и электроприводу, и может быть эффективно применено в промышленности, строительстве, транспорте и других отраслях.

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 регулируемым асинхронным машинам, включающим в себя униполярные машины с жидкометаллическими контактами, и может быть использовано в качестве регулируемого электропривода или генератора переменного тока стабилизированных выходных параметров электроэнергии при переменной частоте вращения первичного двигателя.

Изобретение относится к регулируемым асинхронным машинам, включающим в себя униполярные машины с жидкометаллическими контактами, и может быть использовано в качестве регулируемого электропривода или генератора переменного тока стабилизированных выходных параметров электроэнергии при переменной частоте вращения первичного двигателя.

Изобретение относится к электроэнергетике и касается особенностей выполнения каскадных электрических приводов, в частности безредукторных, а также может быть использовано в любых других типах электрических двигателей.
Наверх