Устройство преобразующее обороты и момент вращения двигателя
DEVICE CONVERTING ROTATIONAL RATE AND TORQUE OF ENGINE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на транспорте и в других областях техники.
Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Недостатками известных решений, описанных в Патенте RU №2304735 и в Патенте RU №2333405, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе изменения передаточного отношения. Патент RU №2527625 содержит сложное устройство в электродвигателе - второй, внутренний ротор. Известна возможность управления оборотами 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 электродвигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, это сложность в широких пределах изменять частоту вращения.
Задачей изобретения является достижение изменения в широких пределах оборотов и крутящего момента на выходном валу устройства.
Поставленная цель достигается тем, что вал двигателя соединен с ротором генератора установленном на валу, или с его статором, и с индуктором или с якорем электроиндукционной муфты, также установленном на валу двигателя, и с входом планетарного дифференциала. Один из выходов дифференциала соединен с ведомым валом, а второй с ответной частью генератора и ответной частью электроиндукционной муфты, при этом эти элементы имеют возможность вращаться на валу так, что генератор и электроиндукционная муфта образуют электрическую машину двойного вращения. Генератор, вырабатывая электрический ток, питает обмотку возбуждения индуктора электроиндукционной муфты и, в случае, если двигатель электрический, может питать якорь электродвигателя. В этом случае возможно электрическое соединение этих элементов без скользящих колец и электрических контактов, а управление током возбуждения электроиндукционной муфты, если в конкретной конструкции машины это необходимо, может быть дистанционным. При вращении вала двигателя возникает сила сцепления между статором и ротором генератора и сила сцепления между индуктором и якорем электроиндукционной муфты, направленные в сторону противоположную вращения двигателя. Тогда второй выход дифференциала, который с ними связан, тормозится, частично блокируя дифференциал. При этом ведомый вал ускоряется, потому что вращение в большей мере передается за счет вращения всего механизма вокруг оси. При увеличении нагрузки на ведомом валу, он тормозится, и вращение в большей мере передается через шестерни дифференциала, при этом увеличивается передаточное отношение и момент вращения на ведомый вал. Также увеличивается скольжение в генераторе и электроиндукционной муфте и, в результате, с увеличением силы Ампера, еще в большей степени увеличивается момент вращения на ведомом валу. Если якорь электродвигателя имеет источник питания, например, если двигатель синхронный, и его возбуждение производится от внешнего источника тока, генератор в устройстве может отсутствовать, а возбуждение в электроиндукционной муфте может производиться от источника возбуждения двигателя.
Изобретение поясняется чертежом, на котором, для примера показана схема механизма. Вал 2 двигателя 1 соединен с ротором генератора возбуждения 3, с якорем электроиндукционной муфты 4 и центральным колесом планетарного дифференциала 10. Венец дифференциала 7 соединен с статором генератора 5 и индуктором электроиндукционной муфты 6 и свободно вращается на валу 2.водило дифференциала 9 с сателлитами 8 соединено с ведомым валом 11. При вращении вала привода 2 центральное колесо 10 передает вращение на водило с сателлитами 9, которое передает вращение на ведомый вал 11, и на венец 7, который связан с статором генератора 5 и с индуктором электроиндукционной муфты 6. Венец стремится вращаться в обратную сторону относительно направления вращения двигателя, но силой индукции увлекается за ротором генератора и якорем электроиндукционной муфты, которые соединены с валом двигателя. Дифференциал частично блокируется, и весь механизм начинает вращаться вокруг оси двигателя. Но в то же время частично вращение передается и через шестерни дифференциала с повышенным передаточным отношением и крутящим моментом. Скорость вращения и крутящий момент на ведомом валу определяются соотношением нагрузки на ведомый вал и суммы сил сцепления элементов электроиндукционной муфты и генератора. При увеличении нагрузки на выходном валу 11, выходной вал тормозится, скольжение между статором и ротором генератора и между якорем и индуктором электроиндукционной муфты увеличивается, При этом на выходном валу будет уменьшаться скорость его вращения, а крутящий момент будет увеличиваться.