электродвигатель с электромеханическим преобразователем передаточного отношения

Формула изобретения

Электродвигатель с электромеханическим преобразователем передаточного отношения, отличающийся тем, что в качестве преобразователя передаточного отношения используют планетарный дифференциал, одно из центральных колес которого связано с выходным валом, второе центральное колесо - с ротором электродвигателя, который индуктивно связан со статором, а водило, на котором установлены пары сателлитов, обкатывающиеся по центральным колесам, связано с дополнительным ротором, который индуктивно также связан со статором, но при вращении работает в генераторном режиме, вырабатывая электроэнергию, возвращая ее в сеть, а тормозящая его при этом сила перераспределяет крутящий момент в плечах дифференциала и позволяет при изменении величины его индуктивной связи со статором изменять обороты выходного вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение оборотов выходного вала электродвигателя.

Известны различные пути изменения оборотов ведущего вала электродвигателя переменного тока. Основным способом плавного изменения оборотов является управление частотой питающего переменного тока с использованием преобразователей частоты. Этот способ описан в литературе. Например: Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград. Энергия, 1978, стр.571-572.

Недостатком этого способа является большая стоимость преобразователей, их сложность, низкий КПД, ненадежность и то, что для преобразователей электродвигателей большой мощности пока не создана надежная элементная база.

Задачей изобретения является осуществление плавного изменения оборотов выходного вала устройства с изменением передаточного отношения во всем диапазоне скоростей, в зависимости от нагрузки, при оптимальном режиме работы электродвигателя на постоянных оптимальных оборотах и, как результат, достижение оптимальности разгонных характеристик, повышение коэффициента полезного действия, удешевление производства и упрощение управления.

Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению в качестве преобразователя передаточного отношения используют планетарный дифференциал, одно из центральных колес которого связано с выходным валом, а второе центральное колесо с ротором электродвигателя, который индуктивно связан со статором. Водило, на котором установлены пары сателлитов, обкатывающиеся по центральным колесам, связано с дополнительным ротором, который также связан индуктивно со статором, но при вращении работает в генераторном режиме, вырабатывая электроэнергию, возвращая ее в сеть, а тормозящая его при этом сила перераспределяет крутящий момент в плечах дифференциала. Это позволяет при постоянных оптимальных оборотах ротора электродвигателя изменять в зависимости от нагрузки обороты выходного вала.

Изобретение поясняется чертежом. На чертеже показан электродвигатель с вертикальной осью вращения. Со статором 1 индуктивно связан ротор 2, который свободно вращается на оси, но жестко связан с центральным зубчатым колесом 3 планетарного дифференциала, по которому обкатывается сателлит 4, жестко связанный с сателлитом 5, который обкатывается по центральному колесу 7, жестко связанному с выходным валом 8. Оси сателлитов свободно вращаются на водиле 6, являющемся корпусом дополнительного ротора 9, который также индуктивно связан со статором, но работает в режиме генератора, возвращая при вращении выработанную им электроэнергию в цепь (подключение обмоток не показано). Возникающее при этом тормозящее усилие перераспределяет крутящий момент в плечах дифференциала, создавая условия для раскрутки выходного вала 8. Дифференциал может быть построен так, чтобы в плечо дополнительного ротора поступала значительно меньшая доля энергии, необходимая для уравновешивания второго его плеча, а вся электроэнергия, выработанная дополнительным ротором, расходовалась на увеличение напряженности электромагнитного поля статора. Коммутирующее устройство, определяющее величину тормозящего усилия (на схеме не показано), при необходимости может находиться в цепи обмотки дополнительного ротора либо реализовано любым из известных способов, например изменением зазора между статором 1 и дополнительным ротором 9.