СИСТЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ, ВХОДЯЩЕЕ В СОСТАВ ЭТОЙ СИСТЕМЫ
SYSTEM OF CONTROLLABLE ELECTRIC MOTOR AND DEVICE WITH ELECTRIC DRIVE WHICH IS PART OF THIS SYSTEM

Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к системе регулируемого электрического двигателя и устройству с электрическим приводом, входящему в состав этой системы.
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании международной заявки на патент № PCT/JP2014/069253, поданной в Японии 18 июля 2014 г., содержание которой включено в настоящую заявку путем ссылки.
Предпосылки создания изобретения
[0002]
В качестве примера системы регулируемого электрического двигателя может быть приведена система, включающая в себя устройство с электрическим приводом, которое создает вращательное движущее усилие, передаточное устройство, которое изменяет частоту вращательного движущего усилия, создаваемого устройством с электрическим приводом, и передает это усилие на приводимое в действие устройство, и приводимое в действие устройство, которое приводится в действие с помощью вращательного движущего усилия от устройства с электрическим приводом.
[0003]
В указанном ниже патентном документе 1 описан этот тип системы регулируемого электрического двигателя. Передаточное устройство этой системы регулируемого электрического двигателя представляет собой передаточное устройство планетарной передачи. Передаточное устройство включает в себя центральное зубчатое колесо, которое вращается вокруг оси, множество планетарных зубчатых колес, которые находятся в зацеплении с центральным зубчатым колесом и поворачиваются вокруг оси, а также вращаются вокруг своих собственных осевых линий, стойку или водило, которое поддерживает множество планетарных зубчатых колес, и зубчатое колесо внутреннего зацепления, которое имеет множество зубьев, расположенных в форме кольца вокруг оси, и которое входит в зацепление с планетарными зубчатыми колесами. Вал стойки, проходящий в осевом направлении с центром на оси, прикреплен к стойке. Этот вал стойки представляет собой выходной вал, соединенный с приводимым в действие устройством.
[0004]
Устройство с электрическим приводом этой системы регулируемого электрического двигателя включает в себя вспомогательный двигатель, который вращает центральное зубчатое колесо вокруг оси, передаточный механизм, который передает вращательное движущее усилие вспомогательного двигателя на центральное зубчатое колесо, основной двигатель, который вращает зубчатое колесо внутреннего зацепления вокруг оси, и передаточный механизм, который передает вращательное движущее усилие основного двигателя на зубчатое колесо внутреннего зацепления. Каждый из вала ротора вспомогательного двигателя и вала ротора основного двигателя расположен параллельно оси передаточного устройства и на некотором расстоянии от этой оси в радиальном направлении. Каждый передаточный механизм включает в себя ремни и шкивы.
[0005]
В этой системе регулируемого электрического двигателя частота вращения выходного вала, соединенного с приводимым в действие устройством, может быть изменена путем изменения частоты вращения вспомогательного двигателя.
Список цитируемой литературы
Патентный документ
[0006]
Патентный документ 1: нерассмотренная публикация заявки на патент Японии № S59-070497
Изложение сущности изобретения
Техническая проблема
[0007]
В системе регулируемого электрического двигателя в соответствии с патентным документом 1 два двигателя расположены на некотором расстоянии от оси передаточного устройства в радиальном направлении, в результате чего возникает проблема увеличения общего размера системы. Кроме того, поскольку оба двигателя расположены на некотором расстоянии от оси передаточного устройства в радиальном направлении, для этой системы регулируемого электрического двигателя требуется передаточный механизм, включающий в себя ремни, шкивы и т. п., предусмотренные для каждого из двигателей, при этом возникает проблема усложнения устройства и повышения производственной себестоимости.
[0008]
Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении системы регулируемого электрического двигателя и устройства с электрическим приводом, входящего в состав этой системы, которые имеют меньшие размеры и меньшую производственную себестоимость.
Решение проблемы
[0009]
Для решения описанных выше проблем система регулируемого электрического двигателя в соответствии с одним аспектом изобретения включает в себя устройство с электрическим приводом, которое создает вращательное движущее усилие, передаточное устройство, которое изменяет частоту вращательного движущего усилия, создаваемого устройством с электрическим приводом, и приводимое в действие устройство, которое приводится в движение с помощью вращательного движущего усилия, создаваемого устройством с электрическим приводом. Передаточное устройство включает в себя: центральное зубчатое колесо, которое вращается вокруг оси; вал центрального зубчатого колеса, который прикреплен к центральному зубчатому колесу и проходит в осевом направлении с центром на оси; планетарное зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом, поворачивается вокруг оси и вращается вокруг своей собственной осевой линии; зубчатое колесо внутреннего зацепления, которое имеет множество зубьев, расположенных в форме кольца с центром на оси, и входит в зацепление с планетарным зубчатым колесом; водило планетарной передачи, которое имеет вал водила планетарной передачи, проходящий в осевом направлении с центром на оси, и поддерживает планетарное зубчатое колесо таким образом, чтобы планетарное зубчатое колесо могло поворачиваться вокруг оси и вращаться вокруг своей собственной осевой линии; и водило зубчатого колеса внутреннего зацепления, которое имеет вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, проходящий в осевом направлении с центром на оси, и поддерживает зубчатое колесо внутреннего зацепления таким образом, чтобы зубчатое колесо внутреннего зацепления могло вращаться вокруг оси. Один из вала центрального зубчатого колеса, вала водила планетарной передачи и вала водила зубчатого колеса внутреннего зацепления представляет собой выходной вал, соединенный с ротором приводимого в действие устройства, другой вал представляет собой входной вал с постоянной частотой вращения, а еще один вал представляет собой входной вал с регулируемой частотой вращения. Устройство с электрическим приводом включает в себя: электрический двигатель с постоянной частотой вращения, имеющий ротор с постоянной частотой вращения, который вращается вокруг оси и соединен прямым или непрямым способом с входным валом, имеющим постоянную частоту вращения, передаточного устройства; и электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, имеющий ротор с регулируемой частотой вращения, который вращается вокруг оси и соединен прямым или непрямым способов с входным валом, имеющим регулируемую частоту вращения, передаточного устройства. Что касается ротора с регулируемой частотой вращения и ротора с постоянной частотой вращения, то первый ротор имеет отверстие для введения вала, образованное в нем в осевом направлении, причем это отверстие для введения вала имеет цилиндрическую форму с центром на оси, а второй ротор вводят через отверстие для введения вала первого ротора, а ротор приводимого в действие устройства расположен на оси.
[0010]
В этой системе регулируемого электрического двигателя ротор с постоянной частотой вращения электрического двигателя с постоянной частотой вращения и ротор с регулируемой частотой вращения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения расположены на оси передаточного устройства, что позволяет уменьшить общие размеры системы по сравнению со случаем, когда ротор с постоянной частотой вращения и ротор с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси передаточного устройства в радиальном направлении. Кроме того, для этой системы регулируемого электрического двигателя нет необходимости в применении такого передаточного механизма, как ремни или шкивы, в отличие от случая, когда ротор с постоянной частотой вращения и ротор с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси передаточного устройства в радиальном направлении. Такая конфигурация позволяет уменьшить размеры устройства и, кроме того, позволяет уменьшить количество компонентов, благодаря чему снижается производственная себестоимость. Кроме того, как описано выше, для этой системы регулируемого электрического двигателя нет необходимости в применении такого передаточного механизма, как ремни или шкивы. Эта конфигурация позволяет избежать приложения изгибающих нагрузок к валам, расположенным на оси передаточного устройства, такими ремнями или т. п., что также позволяет снизить вибрацию.
[0011]
В данном случае в системе регулируемого электрического двигателя ротор с регулируемой частотой вращения может представлять собой первый ротор; ротор с постоянной частотой вращения может быть разделен на вал основной части ротора с постоянной частотой вращения и удлинительный вал ротора с постоянной частотой вращения, который вводят через отверстие для введения вала, и система может дополнительно включать в себя гибкое соединение с постоянной частотой вращения, которое соединяет вал основной части ротора с постоянной частотой вращения и удлинительный вал ротора с постоянной частотой вращения.
[0012]
Кроме того, электрический двигатель с регулируемой частотой вращения может включать в себя статор с регулируемой частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора с регулируемой частотой вращения, и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор с регулируемой частотой вращения. Передаточное устройство может включать в себя центральное зубчатое колесо, вал центрального зубчатого колеса, планетарное зубчатое колесо, зубчатое колесо внутреннего зацепления, вал водила планетарной передачи, водило планетарной передачи, водило зубчатого колеса внутреннего зацепления и корпус передаточного механизма, который вмещает эти компоненты. Корпус передаточного механизма может быть прикреплен к корпусу электрического двигателя с регулируемой частотой вращения.
[0013]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя электрический двигатель с постоянной частотой вращения может включать в себя статор с постоянной частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора с постоянной частотой вращения, и корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор с постоянной частотой вращения, и система может дополнительно включать в себя опорную часть устройства с электрическим приводом, которая поддерживает корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0014]
Кроме того, система регулируемого электрического двигателя может дополнительно включать в себя опорную часть передаточного устройства, которая поддерживает корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения.
[0015]
В этой системе регулируемого электрического двигателя электрический двигатель с постоянной частотой вращения и электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, которые имеют большую массу, могут быть надежно прикреплены с помощью этих опорных частей.
[0016]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя корпус передаточного механизма может быть прикреплен к корпусу электрического двигателя с регулируемой частотой вращения.
[0017]
В данном случае система регулируемого электрического двигателя может дополнительно включать в себя гибкое соединение с постоянной частотой вращения, которое соединяет ротор с постоянной частотой вращения и входной вал с постоянной частотой вращения; и гибкое соединение с регулируемой частотой вращения, которое соединяет ротор с регулируемой частотой вращения и входной вал с регулируемой частотой вращения.
[0018]
Для этой системы регулируемого электрического двигателя могут быть допустимы эксцентричность, отклонение и раскачивание при установке гибкого соединения с постоянной частотой вращения между ротором с постоянной частотой вращения устройства с электрическим приводом и входным валом с постоянной частотой вращения передаточного устройства. Кроме того, для этой системы регулируемого электрического двигателя могут быть допустимы эксцентричность, отклонение и раскачивание при установке гибкого соединения с регулируемой частотой вращения между ротором с регулируемой частотой вращения устройства с электрическим приводом и входным валом с регулируемой частотой вращения передаточного устройства. Таким образом, для этой системы регулируемого электрического двигателя операции по центрированию передаточного устройства относительно устройства с электрическим приводом могут быть сведены к минимуму, и можно устранить передачу раскачивания вала от устройства с электрическим приводом к передаточному устройству и передачу раскачивания вала от передаточного устройства к устройству с электрическим приводом.
[0019]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя, включающей в себя гибкое соединение с постоянной частотой вращения и гибкое соединение с регулируемой частотой вращения, из гибкого соединения с постоянной частотой вращения и гибкого соединения с регулируемой частотой вращения гибкое соединение, соединенное с первым ротором, может представлять собой первое гибкое соединение; из входного вала с постоянной частотой вращения и входного вала с регулируемой частотой вращения входной вал, вращаемый за счет вращения первого ротора, может представлять собой первый входной вал; соединительная часть со стороны ротора, имеющая кольцевую форму с центром на оси и соединенная с первым гибким соединением, может быть сформирована на конце первого ротора смежно со стороной передаточного устройства; а соединительная часть со стороны передаточного устройства, имеющая кольцевую форму с центром на оси и соединенная с первым гибким соединением таким образом, что она обращена к соединительной части со стороны ротора в осевом направлении, может быть сформирована на конце первого входного вала смежно с устройством с электрическим приводом.
[0020]
В этой системе регулируемого электрического двигателя соединительная часть со стороны ротора первого ротора, расположенная по внешнему периметру второго ротора, и соединительная часть со стороны передаточного устройства первого входного вала, соединенная с первым ротором через первое гибкое соединение, обращены друг к другу в осевом направлении. Соответственно, типовое гибкое соединение или, другими словами, универсальное гибкое соединение, может применяться в качестве первого гибкого соединения.
[0021]
Кроме того, в любой из описанных выше систем регулируемого электрического двигателя, включающих в себя гибкое соединение с постоянной частотой вращения и гибкое соединение с регулируемой частотой вращения, из гибкого соединения с постоянной частотой вращения и гибкого соединения с регулируемой частотой вращения гибкое соединение, соединенное с первым ротором, может представлять собой первое гибкое соединение, а гибкое соединение, соединенное со вторым ротором, может представлять собой второе гибкое соединение, причем первое гибкое соединение может быть расположено по внешнему периметру второго гибкого соединения относительно оси, а длина второго гибкого соединения в его осевом направлении может быть не больше длины первого гибкого соединения в его осевом направлении.
[0022]
В этой системе регулируемого электрического двигателя второе гибкое соединение расположено по внутреннему периметру первого гибкого соединения, но поскольку длина второго гибкого соединения в осевом направлении составляет не больше длины первого гибкого соединения в осевом направлении, прикрепление гибких соединений может выполняться без затруднений.
[0023]
Кроме того, в любой из вышеуказанных систем регулируемого электрического двигателя электрический двигатель с постоянной частотой вращения может включать в себя статор с постоянной частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора с постоянной частотой вращения, и корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор с постоянной частотой вращения. Электрический двигатель с регулируемой частотой вращения может включать в себя статор с регулируемой частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора с регулируемой частотой вращения, и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор с регулируемой частотой вращения. Корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения может быть прикреплен к корпусу электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0024]
В этой системе регулируемого электрического двигателя корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения прикреплен к корпусу электрического двигателя с постоянной частотой вращения. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя ротор с регулируемой частотой вращения можно точно позиционировать (отцентрировать) по отношению к ротору с постоянной частотой вращения перед поставкой системы регулируемого электрического двигателя с завода. Таким образом, для этой системы регулируемого электрического двигателя операции позиционирования ротора с регулируемой частотой вращения по отношению к ротору с постоянной частотой вращения не обязательно выполнять в месте установки системы.
[0025]
Кроме того, система регулируемого электрического двигателя может дополнительно включать в себя опорную часть устройства с электрическим приводом, которая поддерживает корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0026]
Кроме того, система регулируемого электрического двигателя может дополнительно включать в себя опорную часть электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, которая поддерживает корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения.
[0027]
Кроме того, система регулируемого электрического двигателя может дополнительно включать в себя опорную часть передаточного устройства, которая поддерживает корпус передаточного механизма.
[0028]
Система регулируемого электрического двигателя, в которой корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения прикреплен к корпусу электрического двигателя с постоянной частотой вращения, может дополнительно включать в себя охлаждающий вентилятор, прикрепленный к концу второго ротора, удаленному от передаточного устройства. Корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения могут сообщаться друг с другом так, что при вращении охлаждающего вентилятора внутри корпуса электрического двигателя с постоянной частотой вращения и внутри корпуса электрического двигателя с регулируемой частотой вращения возникает поток газа.
[0029]
В этой системе регулируемого электрического двигателя охлаждающий вентилятор, установленный на конце второго ротора, поворачивается при повороте второго ротора. Вращение охлаждающего вентилятора приводит к протеканию воздуха в один из корпуса электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпуса электрического двигателя с регулируемой частотой вращения извне и охлаждению ротора, статора и т. п. в одном корпусе. Кроме того, в этой системе регулируемого электрического двигателя корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения сообщаются друг с другом, и, таким образом, воздух, протекающий в один из корпусов, также протекает в другой корпус и охлаждает ротор, статор и т. п. в другом корпусе. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя два электрических двигателя могут охлаждаться с помощью одного охлаждающего вентилятора. Эта конфигурация позволяет уменьшить размеры устройства и снизить производственную себестоимость.
[0030]
Кроме того, любая из вышеуказанных систем регулируемого электрического двигателя может дополнительно включать в себя устройство преобразования частоты, которое изменяет частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения; первый переключатель, который переводит электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии; второй переключатель, который переводит электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии; и контроллер, который выдает команду на устройство преобразования частоты, указывающую частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и команды включения и выключения на первый переключатель и второй переключатель.
[0031]
В этой системе регулируемого электрического двигателя можно управлять приведением в движение и остановкой электрического двигателя с постоянной частотой вращения и электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, а также можно управлять частотой вращения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения.
[0032]
В системе регулируемого электрического двигателя, включающей в себя контроллер, вал центрального зубчатого колеса может представлять собой выходной вал, вал водила планетарной передачи может представлять собой входной вал с регулируемой частотой вращения, а вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления может представлять собой входной вал с постоянной частотой вращения. После приема команды о запуске контроллер может выдавать команду включения на второй переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, выдать на устройство преобразования частоты команду, которая устанавливает заданную минимальную частоту, и после приведения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения в движение с минимальной частотой выдает команду включения на первый переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии.
[0033]
В этой системе регулируемого электрического двигателя, если вращается только электрический двигатель с регулируемой частотой вращения с минимальной частотой вращения, частота вращения выходного вала будет ниже частоты вращения из диапазона частоты вращения выходного вала при вращении как электрического двигателя с постоянной частотой вращения, так и электрического двигателя с регулируемой частотой вращения. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя при запуске выходной вал поворачивается посредством вращения только электрического двигателя с регулируемой частотой вращения при минимальной частоте вращения, и снижается пусковой крутящий момент нагрузки устройства с электрическим приводом.
[0034]
В системе регулируемого электрического двигателя, включающей в себя контроллер, вал центрального зубчатого колеса может представлять собой выходной вал, вал водила планетарной передачи может представлять собой входной вал с регулируемой частотой вращения, а вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления может представлять собой входной вал с постоянной частотой вращения. После приема команды о запуске контроллер может выдавать команду включения на первый переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, после приведения электрического двигателя с постоянной частотой вращения в движение с заданной частотой вращения выдает команду включения на второй переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, и выдает на устройство преобразования частоты команду, которая устанавливает заданную минимальную частоту.
[0035]
Кроме того, система регулируемого электрического двигателя в соответствии с другим аспектом изобретения включает в себя передаточное устройство, включающее в себя выходной вал, соединенный с приводимым в действие устройством, входной вал с постоянной частотой вращения, который поворачивается с постоянной частотой вращения, и входной вал с регулируемой частотой вращения, который поворачивается с регулируемой частотой вращения, причем частота вращения выходного вала определяется частотой вращения входного вала с регулируемой частотой вращения и частотой вращения входного вала с постоянной частотой вращения; устройство с электрическим приводом, включающее в себя электрический двигатель с постоянной частотой вращения, который приводит во вращательное движение входной вал с постоянной частотой вращения, и электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, который приводит во вращательное движение входной вал с регулируемой частотой вращения; устройство преобразования частоты, которое изменяет частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения; первый переключатель, который переводит электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии; второй переключатель, который переводит электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии; и контроллер, который выдает команду на устройство преобразования частоты, указывающую частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и команды включения и выключения на первый переключатель и второй переключатель. Передаточное устройство включает в себя центральное зубчатое колесо, которое вращается вокруг оси; вал центрального зубчатого колеса, который прикреплен к центральному зубчатому колесу и проходит в осевом направлении с центром на оси; планетарное зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом, поворачивается вокруг оси и вращается вокруг своей собственной осевой линии; зубчатое колесо внутреннего зацепления, которое имеет множество зубьев, расположенных в форме кольца с центром на оси, и входит в зацепление с планетарным зубчатым колесом; водило планетарной передачи, которое имеет вал водила планетарной передачи, проходящий в осевом направлении с центром на оси, и поддерживает планетарное зубчатое колесо таким образом, чтобы планетарное зубчатое колесо могло поворачиваться вокруг оси и вращаться вокруг своей собственной осевой линии; и водило зубчатого колеса внутреннего зацепления, которое имеет вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, проходящий в осевом направлении с центром на оси, и поддерживает зубчатое колесо внутреннего зацепления таким образом, чтобы зубчатое колесо внутреннего зацепления могло вращаться вокруг оси. Вал центрального зубчатого колеса представляет собой выходной вал, вал водила планетарной передачи представляет собой входной вал с постоянной частотой вращения, а вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления представляет собой входной вал с регулируемой частотой вращения. После приема команды о запуске контроллер выдает команду включения на второй переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, выдает на устройство преобразования частоты команду, которая устанавливает заданную минимальную частоту, и после приведения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения в движение с минимальной частотой выдает команду включения на первый переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии.
[0036]
В этой системе регулируемого электрического двигателя можно управлять приведением в движение и остановкой электрического двигателя с постоянной частотой вращения и системы регулируемого электрического двигателя и, кроме того, можно управлять частотой вращения системы регулируемого электрического двигателя. В частности, в этой системе регулируемого электрического двигателя, если вращается только электрический двигатель с регулируемой частотой вращения с минимальной частотой вращения, частота вращения выходного вала будет ниже частоты вращения из диапазона частоты вращения выходного вала при вращении как электрического двигателя с постоянной частотой вращения, так и электрического двигателя с регулируемой частотой вращения. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя при запуске выходной вал поворачивается посредством вращения только электрического двигателя с регулируемой частотой вращения при минимальной частоте вращения, и снижается пусковой крутящий момент нагрузки устройства с электрическим приводом.
[0037]
Кроме того, система регулируемого электрического двигателя в соответствии с другим аспектом изобретения включает в себя передаточное устройство, включающее в себя выходной вал, соединенный с приводимым в действие устройством, входной вал с постоянной частотой вращения, который поворачивается с постоянной частотой вращения, и входной вал с регулируемой частотой вращения, который поворачивается с регулируемой частотой вращения, причем частота вращения выходного вала определяется частотой вращения входного вала с регулируемой частотой вращения и частотой вращения входного вала с постоянной частотой вращения; устройство с электрическим приводом, включающее в себя электрический двигатель с постоянной частотой вращения, который приводит во вращательное движение входной вал с постоянной частотой вращения, и электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, который приводит во вращательное движение входной вал с регулируемой частотой вращения; устройство преобразования частоты, которое изменяет частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения; первый переключатель, который переводит электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии; второй переключатель, который переводит электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии; и контроллер, который выдает команду на устройство преобразования частоты, указывающую частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и команды включения и выключения на первый переключатель и второй переключатель. Передаточное устройство включает в себя: центральное зубчатое колесо, которое вращается вокруг оси; вал центрального зубчатого колеса, который прикреплен к центральному зубчатому колесу и проходит в осевом направлении с центром на оси; планетарное зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом, поворачивается вокруг оси и вращается вокруг своей собственной осевой линии; зубчатое колесо внутреннего зацепления, которое имеет множество зубьев, расположенных в форме кольца с центром на оси, и входит в зацепление с планетарным зубчатым колесом; водило планетарной передачи, которое имеет вал водила планетарной передачи, проходящий в осевом направлении с центром на оси, и поддерживает планетарное зубчатое колесо таким образом, чтобы планетарное зубчатое колесо могло поворачиваться вокруг оси и вращаться вокруг своей собственной осевой линии; и водило зубчатого колеса внутреннего зацепления, которое имеет вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, проходящий в осевом направлении с центром на оси, и поддерживает зубчатое колесо внутреннего зацепления таким образом, чтобы зубчатое колесо внутреннего зацепления могло вращаться вокруг оси. Вал центрального зубчатого колеса представляет собой выходной вал, вал водила планетарной передачи представляет собой входной вал с постоянной частотой вращения, а вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления представляет собой входной вал с регулируемой частотой вращения. После приема команды о запуске контроллер выдает команду включения на первый переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, после приведения электрического двигателя с постоянной частотой вращения в движение с заданной частотой вращения выдает команду включения на второй переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, и выдает на устройство преобразования частоты команду, которая устанавливает заданную минимальную частоту.
[0038]
В этой системе регулируемого электрического двигателя электрический двигатель с постоянной частотой вращения, который имеет более высокую выходную мощность, запускают раньше электрического двигателя с регулируемой частотой вращения. Это позволяет снизить нагрузку на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения по сравнению со случаем, когда первым запускают электрический двигатель с регулируемой частотой вращения.
[0039]
В любой из описанных выше систем регулируемого электрического двигателя, включающих в себя контроллер, устройство преобразования частоты может представлять собой устройство преобразования частоты с возможностью реверсирования, способное изменять направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения. Контроллер может осуществлять этап определения для определения (после приема данных об изменении частоты вращения выходного вала) того, следует ли изменить направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, для достижения определенной частоты вращения выходного вала после такого изменения, прерывание этапа выдачи команд при определении того, что необходимо изменить направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, выдачу команды выключения на второй переключатель для перевода электрического двигателя с регулируемой частотой вращения в состояние прекращения подачи электроэнергии, осуществление этапа выдачи команды включения/изменения направления тока после того, как электрический двигатель с регулируемой частотой вращения перейдет в состояние прекращения подачи электроэнергии, выдачу команды включения на второй переключатель, чтобы перевести электрический двигатель с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии, и выдачу команды на устройство преобразования частоты для изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и этап выдачи команды, указывающей целевую частоту, после того как электрический двигатель с регулируемой частотой вращения начнет вращение в обратном направлении в ответ на изменение направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, выдавая команду, указывающую частоту, необходимую для достижения определенной частоты вращения выходного вала после такого изменения, в качестве частоты электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения.
[0040]
В этой системе регулируемого электрического двигателя в случае изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и изменения направления вращения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения подачу электроэнергии на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения временно прерывают, чтобы прекратить создание электрическим двигателем с регулируемой частотой вращательного движущего усилия. В этой системе регулируемого электрического двигателя затем изменяют направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, подают электроэнергию на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения и приводят во вращательное движение электрический двигатель с регулируемой частотой вращения. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя внезапные нагрузки, прилагаемые к электрическому двигателю с регулируемой частотой вращения, можно уменьшить в случае изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения.
[0041]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя, в которой устройство преобразования частоты представляет собой устройство преобразования частоты с возможностью реверсирования, передаточное устройство может включать в себя тормоз, который ограничивает вращение входного вала с регулируемой частотой вращения, а контроллер может осуществлять этап выдачи команды управления тормозом с выдачей команды торможения для ограничения вращения входного вала с регулируемой частотой вращения после перевода электрического двигателя с регулируемой частотой вращения в состояние прекращения подачи электроэнергии при осуществлении этапа выдачи команды выключения и с выдачей команды торможения для отмены ограничения вращения входного вала с регулируемой частотой вращения перед приведением в движение электрического двигателя с регулируемой частотой вращения в обратном направлении.
[0042]
В этой системе регулируемого электрического двигателя в случае изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и изменения направления вращения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения подачу электроэнергии на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения временно прерывают, чтобы прекратить создание электрическим двигателем с регулируемой частотой вращательного движущего усилия. Затем в этой системе регулируемого электрического двигателя с помощью тормоза ограничивают вращение входного вала с регулируемой частотой вращения и останавливают электрический двигатель с регулируемой частотой вращения. В этой системе регулируемого электрического двигателя затем изменяют направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, подают электроэнергию на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения и приводят во вращательное движение электрический двигатель с регулируемой частотой вращения. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя внезапные нагрузки, прилагаемые к электрическому двигателю с регулируемой частотой вращения, можно еще больше уменьшить в случае изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения.
[0043]
Кроме того, в любой из описанных выше систем регулируемого электрического двигателя, в которой устройство преобразования частоты представляет собой устройство преобразования частоты с возможностью реверсирования, контроллер может осуществлять первый этап выдачи команды активации минимальной частоты на устройство преобразования частоты, которая устанавливает заданную минимальную частоту в качестве частоты электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, перед осуществлением этапа выдачи команды выключения в случае определения на этапе определения того, что необходимо изменить направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и второй этап выдачи команды активации минимальной частоты, которая устанавливает минимальную частоту в качестве частоты электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, после перевода электрического двигателя с регулируемой частотой вращения в состояние прекращения подачи электроэнергии на этапе выдачи команды выключения и перед осуществлением этапа выдачи команды, указывающей целевую частоту.
[0044]
В этой системе регулируемого электрического двигателя в случае изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, и изменения направления вращения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения для электрического двигателя с регулируемой частотой вращения устанавливают минимальную частоту вращения перед временным прерыванием подачи электроэнергии на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения для прекращения создания вращательного движущего усилия электрическим двигателем с регулируемой частотой вращения. Затем в этой системе регулируемого электрического двигателя изменяют направление тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, подают электроэнергию на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения с минимальной частотой и приводят электрический двигатель с регулируемой частотой вращения во вращательное движение с минимальной частотой вращения. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя внезапные нагрузки, прилагаемые к электрическому двигателю с регулируемой частотой вращения, можно еще больше уменьшить в случае изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель с регулируемой частотой вращения.
[0045]
В любой из описанных выше систем регулируемого электрического двигателя вал центрального зубчатого колеса может представлять собой выходной вал, вал водила планетарной передачи может представлять собой входной вал с регулируемой частотой вращения, а вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления может представлять собой входной вал с постоянной частотой вращения.
[0046]
В этой системе регулируемого электрического двигателя частота вращения выходного вала может быть повышенной по сравнению с частотой вращения входного вала с постоянной частотой вращения.
[0047]
В любой из описанных выше систем регулируемого электрического двигателя количество полюсов электрического двигателя с регулируемой частотой вращения может быть больше количества полюсов электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0048]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя вал центрального зубчатого колеса и второй ротор могут быть расположены в осевом направлении, причем осевое направление является горизонтальным.
[0049]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя электрический двигатель с постоянной частотой вращения, электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, передаточное устройство и приводимое в действие устройство могут быть расположены линейно в указанном порядке.
[0050]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя приводимое в действие устройство может представлять собой компрессор.
[0051]
Для решения описанных выше проблем устройство с электрическим приводом в соответствии с одним аспектом изобретения соединяют с передаточным устройством, передаточное устройство, включающее в себя выходной вал, соединяют с ротором приводимого в действие устройства, входной вал с постоянной частотой вращения поворачивается с постоянной частотой вращения, а входной вал с регулируемой частотой вращения поворачивается с регулируемой частотой вращения, причем частота вращения выходного вала определяется частотой вращения входного вала с регулируемой частотой вращения и частотой вращения входного вала с постоянной частотой вращения. Устройство с электрическим приводом включает в себя электрический двигатель с постоянной частотой вращения, который приводит во вращательное движение входной вал с постоянной частотой вращения, и электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, который приводит во вращательное движение входной вал с регулируемой частотой вращения. Электрический двигатель с постоянной частотой вращения включает в себя ротор с постоянной частотой вращения, который вращается вокруг оси и соединен прямым или непрямым способом с входным валом с постоянной частотой вращения передаточного устройства, статор с постоянной частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора с постоянной частотой вращения, и корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор с постоянной частотой вращения. Электрический двигатель с регулируемой частотой вращения включает в себя ротор с регулируемой частотой вращения, который вращается вокруг оси и соединен прямым или непрямым способом с входным валом с регулируемой частотой вращения передаточного устройства, статор с регулируемой частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора с регулируемой частотой вращения, и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор с регулируемой частотой вращения. Что касается ротора с регулируемой частотой вращения и ротора с постоянной частотой вращения, то первый ротор имеет отверстие для введения вала, образованное в нем в осевом направлении, причем это отверстие для введения вала имеет цилиндрическую форму с центром на оси, а второй ротор вводят через отверстие для введения вала первого ротора, при этом ротор приводимого в действие устройства расположен на оси, а корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения прикреплен к корпусу электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0052]
В этом устройстве с электрическим приводом ротор с постоянной частотой вращения электрического двигателя с постоянной частотой вращения и ротор с регулируемой частотой вращения электрического двигателя с регулируемой частотой вращения расположены на одной и той же оси, что позволяет уменьшить общие размеры системы по сравнению со случаем, когда ротор с постоянной частотой вращения и ротор с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси в радиальном направлении. Кроме того, для этого устройства с электрическим приводом нет необходимости в применении такого передаточного механизма, как ремни или шкивы, в отличие от случая, когда ротор с постоянной частотой вращения и ротор с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси в радиальном направлении. Такая конфигурация позволяет уменьшить размеры устройства и, кроме того, позволяет уменьшить количество компонентов, благодаря чему снижается производственная себестоимость. Кроме того, как описано выше, в случае такого устройства с электрическим приводом нет необходимости в применении такого передаточного механизма, как ремни или шкивы. Эта конфигурация позволяет избежать приложения изгибающих нагрузок к валам, расположенным на оси, такими ремнями или т. п., что также позволяет снизить вибрацию.
[0053]
В этом устройстве с электрическим приводом корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения прикреплен к корпусу электрического двигателя с постоянной частотой вращения. Таким образом, в этом устройстве с электрическим приводом ротор с регулируемой частотой вращения можно точно позиционировать (отцентрировать) по отношению к ротору с постоянной частотой вращения перед поставкой устройства с электрическим приводом с завода. Таким образом, для этого устройства с электрическим приводом операции позиционирования ротора с регулируемой частотой вращения по отношению к ротору с постоянной частотой вращения не обязательно выполнять на месте установки системы.
[0054]
Кроме того, устройство с электрическим приводом может дополнительно включать в себя охлаждающий вентилятор, прикрепляемый к концу второго ротора, удаленному от передаточного устройства, а корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения могут сообщаться друг с другом так, что при вращении охлаждающего вентилятора внутри корпуса электрического двигателя с постоянной частотой вращения и внутри корпуса электрического двигателя с регулируемой частотой вращения возникает поток газа.
[0055]
В этом устройстве с электрическим приводом охлаждающий вентилятор, установленный на конце второго ротора, поворачивается при повороте второго ротора. Вращение охлаждающего вентилятора приводит к протеканию воздуха в один из корпуса электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпуса электрического двигателя с регулируемой частотой вращения извне и охлаждению ротора, статора и т. п. в одном корпусе. Кроме того, в этом устройстве с электрическим приводом корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпус электрического двигателя с регулируемой частотой вращения сообщаются друг с другом, и, таким образом, воздух, протекающий в одном корпусе, также протекает в другой корпус и охлаждает ротор, статор и т. п. в другом корпусе. Таким образом, в этой системе регулируемого электрического двигателя два электрических двигателя могут охлаждаться с помощью одного охлаждающего вентилятора. Эта конфигурация позволяет уменьшить размеры устройства и снизить производственную себестоимость.
Преимущественные эффекты изобретения
[0056]
Один аспект настоящего изобретения позволяет уменьшить размеры устройства и снизить производственную себестоимость.
Краткое описание рисунков
[0057]
На ФИГ. 1 представлен вид в поперечном сечении системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 2 представлен вид в поперечном сечении передаточного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 3 представлен вид в поперечном сечении устройства (двигателя) с электрическим приводом в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 4 представлен схематический вид, на котором показана конфигурация передаточного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 5 представлена блок-схема, на которой показана работа контроллера в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 6 представлен вид в поперечном сечении системы регулируемого электрического двигателя в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 7 представлена блок-схема, на которой показана работа контроллера в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 8 представлен вид в поперечном сечении системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 9 представлена блок-схема, на которой показана работа контроллера в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления
[0058]
Некоторые варианты осуществления системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим изобретением и вариации этих вариантов осуществления будут подробно описаны ниже со ссылками на прилагаемые рисунки.
[0059]
Первый вариант осуществления
Первый вариант осуществления системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим изобретением будет описан со ссылкой на ФИГ. 1-5.
[0060]
Как показано на ФИГ. 1, система регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя устройство (двигатель) 50 с электрическим приводом, которое создает вращательное движущее усилие, и передаточное устройство 10, которое изменяет частоту вращательного движущего усилия, создаваемого устройством 50 с электрическим приводом, и передает это усилие на приводимое в действие устройство. Устройство 50 с электрическим приводом располагается на раме 90 (предварительно установленная конструкция) посредством опорной части 50S устройства с электрическим приводом. Передаточное устройство 10 располагается на раме 90 посредством опорной части 10S передаточного устройства. Устройство 50 с электрическим приводом и передаточное устройство 10, которые имеют большую массу, могут быть надежно прикреплены с помощью этих опорных частей.
Следует отметить, что рама 90 может быть разделена на части для устройства 50 с электрическим приводом, передаточного устройство 10 и компрессора С или может быть интегрирована в виде любой их комбинации.
[0061]
Передаточное устройство 10 представляет собой передаточное устройство планетарной передачи. Как показано на ФИГ. 2, передаточное устройство 10 включает в себя центральное зубчатое колесо 11, которое вращается вокруг оси Ar, проходящей в горизонтальном направлении; вал 12 центрального зубчатого колеса, который прикреплен к центральному зубчатому колесу 11, множество планетарных зубчатых колес 15, которые поворачиваются вокруг оси Ar, которые вращаются вокруг своих собственных осевых линий Ap и которые находятся в зацеплении с центральным зубчатым колесом 11, зубчатое колесо 17 внутреннего зацепления, в котором множество зубьев расположено в форме кольца вокруг оси Ar и которое входит в зацепление с множеством планетарных зубчатых колес 15, водило 21 планетарной передачи, которое поддерживает множество планетарных зубчатых колес 15 таким образом, чтобы позволить множеству планетарных зубчатых колес 15 поворачиваться вокруг оси Ar и вращаться вокруг своих собственных осевых линий Ар, водило 31 зубчатого колеса внутреннего зацепления, которое поддерживает зубчатое колесо 17 внутреннего зацепления для обеспечения возможности вращения зубчатого колеса 17 внутреннего зацепления вокруг оси Ar; и корпус 41 передаточного механизма, который вмещает эти элементы.
[0062]
В данном случае направление, в котором проходит ось Ar, определяется как осевое направление, причем одна сторона в осевом направлении определяется как выходная сторона, а сторона, противоположная выходной стороне, определяется как входная сторона. Кроме того, радиальное направление вокруг оси Ar далее будет называться просто «радиальным направлением».
[0063]
Вал 12 центрального зубчатого колеса имеет форму круглой колонны с центром на оси Ar и проходит от центрального зубчатого колеса 11 к выходной стороне в осевом направлении. Фланец 13 сформирован на конце выходной стороны вала 12 центрального зубчатого колеса. Например, ротор компрессора C, который выступает в качестве приводимого в действие устройства, соединен с фланцем 13. Вал 12 центрального зубчатого колеса поворотно поддерживается на оси Ar с помощью подшипника 42 центрального зубчатого колеса, расположенного на выходной стороне центрального зубчатого колеса 11. Подшипник 42 центрального зубчатого колеса прикреплен к корпусу 41 передаточного механизма.
[0064]
Водило 21 планетарной передачи включает в себя вал 22 планетарной передачи, устанавливаемый для каждого из множества планетарных зубчатых колес 15, основную часть 23 водила, который фиксирует относительные положения множества валов 22 планетарной передачи, и вал 27 водила планетарной передачи, который прикреплен к основной части 23 водила и проходит в осевом направлении с центром на оси Ar.
[0065]
Вал 22 планетарной передачи проходит через планетарное (ые) зубчатое (ые) колесо (а) 15 по осевой линии Ap в осевом направлении и поддерживает планетарные зубчатые колеса 15 таким образом, что планетарные зубчатые колеса 15 могут вращаться вокруг своей осевой линии. Основная часть 23 водила включает в себя стоечную часть 24 выходной стороны, проходящую наружу в радиальном направлении от множества валов 22 планетарной передачи, цилиндрическую часть 25, которая имеет цилиндрическую форму с центром на оси Ar и которая проходит к входной стороне от наружного конца в радиальном направлении от стоечной части 24 выходной стороны, и стоечную часть 26 входной стороны, которая проходит внутрь в радиальном направлении от конца входной стороны цилиндрической части 25.
[0066]
Вал 27o водила планетарной передачи выходной стороны, проходящий к выходной стороне от стоечной части 24 выходной стороны и вал 27i водила планетарной передачи входной стороны, проходящий к входной стороне от стоечной части 26 входной стороны, представляют собой вал 27 водила планетарной передачи. Оба вала 27о и 27i водила планетарной передачи имеют цилиндрическую форму с центром на оси Ar. Вал 27o водила планетарной передачи выходной стороны поворотно поддерживается на оси Ar с помощью подшипника 43 водила планетарной передачи, расположенного на выходной стороне за стоечной частью 24 выходной стороны. Подшипник 43 водила планетарной передачи прикреплен к корпусу 41 передаточного механизма. Вал 12 центрального зубчатого колеса введен через внутренний периметр вала 27o водила планетарной передачи выходной стороны. Вал 27i водила планетарной передачи входной стороны поворотно поддерживается на оси Ar с помощью подшипника 44 водила планетарной передачи, расположенного на входной стороне за стоечной частью 26 входной стороны. Подшипник 44 водила планетарной передачи прикреплен к корпусу 41 передаточного механизма. Фланец 28, имеющий кольцевую форму, проходит наружу в радиальном направлении и сформирован на конце входной стороны вала 27i водила планетарной передачи входной стороны.
[0067]
Водило 31 зубчатого колеса внутреннего зацепления включает в себя основную часть 33 водила, к которому прикреплено зубчатое колесо 17 внутреннего зацепления, и вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, который прикреплен к основной части 33 водила и проходит в осевом направлении с центром на оси Ar.
[0068]
Основная часть 33 водила включает в себя цилиндрическую часть 35, имеющую цилиндрическую форму с центром на оси Ar и содержащую зубчатое колесо 17 внутреннего зацепления, прикрепленное к его внутреннему периметру, и стоечную часть 36 входной стороны, которая проходит внутрь в радиальном направлении от конца входной стороны цилиндрической части 35.
[0069]
Вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления имеет форму круглой колонны с центром на оси Ar и расположен на входной стороне вала 12 центрального зубчатого колеса, которое также имеет форму круглой колонны с центром на оси Ar. Вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления прикреплен к стоечной части 36 входной стороны основной части 33 водила. Фланец 38, имеющий кольцевую форму или форму диска, проходит наружу в радиальном направлении и сформирован на конце входной стороны вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления. Часть с входной стороны вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления вводят через внутренний периметр цилиндрического вала 27i водила планетарной передачи входной стороны. Фланец 38 вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления и фланец 28 вала 27i водила планетарной передачи входной стороны имеют по существу одинаковое расположение в осевом направлении.
[0070]
Как показано на ФИГ. 3, устройство 50 с электрическим приводом включает в себя электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, который приводит во вращательное движение вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, выступающий в качестве входного вала Ac с постоянной частотой вращения, двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, который приводит во вращательное движение вал 27i водила планетарной передачи входной стороны, выступающий в качестве входного вала Av с регулируемой частотой вращения, охлаждающий вентилятор 91 для охлаждения этих двигателей и кожух 92 вентилятора, который охватывает охлаждающий вентилятор 91.
[0071]
В настоящем варианте осуществления электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения представляет собой, например, четырехполюсный индукционный двигатель. Электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения представляет собой индукционный двигатель, имеющий большее количество полюсов, чем электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, а именно 12 полюсов.
[0072]
Электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения включает в себя ротор 52 с постоянной частотой вращения, который вращается вокруг оси Ar и соединен с валом 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, который выступает в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, статор 66 с постоянной частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора 52 с постоянной частотой вращения, и корпус 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор 66 с постоянной частотой вращения.
[0073]
Ротор 52 с постоянной частотой вращения включает в себя вал 53 ротора с постоянной частотой вращения и проводник 56, прикрепленный к наружной периферийной части вала 53 ротора с постоянной частотой вращения. Вал 53 ротора с постоянной частотой вращения включает в себя вал 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения, который имеет форму круглой колонны с центром на оси Ar и который имеет проводник 56, прикрепленный к его наружной периферийной части, и удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения, который имеет форму круглой колонны с центром на оси Ar и который прикреплен к выходной стороне вала 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения. Фланцы 55i и 55o, имеющие кольцевую форму или форму диска и проходящие наружу в радиальном направлении, сформированы на обоих концах удлинительного вала 55 ротора с постоянной частотой вращения в осевом направлении. Фланец 54o, имеющий кольцевую форму или форму диска, проходит наружу в радиальном направлении и сформирован на конце выходной стороны вала 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения. Удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения и вал 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения соединены с помощью фланцев 55i, 55o и 54o, которые соединены друг с другом с помощью болтов или т. п. Описанный выше охлаждающий вентилятор 91 прикреплен к концу входной стороны вала 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения.
[0074]
Статор 66 с постоянной частотой вращения расположен снаружи от проводника 56 ротора 52 с постоянной частотой вращения в радиальном направлении. Статор 66 с постоянной частотой вращения изготовлен из множества катушек.
[0075]
Корпус 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения включает в себя основную часть 62 корпуса, которая имеет цилиндрическую форму с центром на оси Ar и к внутреннему периметру которой прикреплен статор 66 с постоянной частотой вращения, и крышки 63i и 63o, которые закрывают оба конца цилиндрической основной части 62 корпуса в осевом направлении. Подшипники 65i и 65o ротора с постоянной частотой вращения прикреплены к крышкам 63i и 63o соответственно. Подшипники 65i и 65o ротора с постоянной частотой вращения поддерживают вал 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения таким образом, чтобы вал 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения мог поворачиваться вокруг оси Ar. Кроме того, в крышках 63i и 63o в осевом направлении образовано множество отверстий 64, причем отверстия 64 расположены на наружной стороне выше в радиальном направлении подшипников 65i и 65o ротора с постоянной частотой вращения.
[0076]
Конец входной стороны вала 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения выступает в направлении входной стороны от крышки 63i на входной стороне корпуса 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения. Описанный выше охлаждающий вентилятор 91 прикреплен к концу входной стороны вала 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения. Таким образом, при вращении ротора 52 с постоянной частотой вращения вместе с ним также вращается охлаждающий вентилятор 91. Кожух 92 вентилятора включает в себя цилиндрическую основную часть 93 кожуха, расположенную по внешнему периметру охлаждающего вентилятора 91, и воздухопроницаемую пластину 94, которая прикреплена к отверстию впускной стороны основной части 93 кожуха и которая имеет множество образованных в ней отверстий для прохода воздуха. Кожух 92 вентилятора прикреплен к крышке 63i на входной стороне корпуса 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0077]
Электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения включает в себя ротор 72 с регулируемой частотой вращения, который вращается вокруг оси Ar и который соединен с валом 27i водила планетарной передачи входной стороны, который выступает в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, статор 86 с регулируемой частотой вращения, расположенный по внешнему периметру ротора 72 с регулируемой частотой вращения, и корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, к внутреннему периметру которого прикреплен статор 86 с регулируемой частотой вращения.
[0078]
Ротор 72 с регулируемой частотой вращения включает в себя вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения и проводник 76, прикрепленный к наружной периферийной части вала 53 ротора с постоянной частотой вращения. Вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения имеет отверстие 74 для введения вала, образованное в нем в осевом направлении, причем отверстие 74 для введения вала имеет цилиндрическую форму с центром на оси Ar. Удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения вводят через отверстие 74 для введения вала, образованное внутри вала 73 ротора с регулируемой частотой вращения. Фланец 73о, имеющий кольцевую форму и проходящий наружу в радиальном направлении, сформирован на конце выходной стороны вала 73 ротора с регулируемой частотой вращения. Фланец 73о вала 73 ротора с регулируемой частотой вращения и фланец 55o, сформированный на конце выходной стороны удлинительного вала 55 ротора с постоянной частотой вращения, имеют по существу одинаковое расположение в осевом направлении.
[0079]
В настоящем варианте осуществления ротор 72 с регулируемой частотой вращения, в котором образовано отверстие 74 для введения вала, представляет собой первый ротор, а ротор 52 с постоянной частотой вращения, вводимый через отверстие 74 для введения вала, представляет собой второй ротор.
[0080]
Статор 86 с регулируемой частотой вращения расположен на наружной стороне проводников 56 и 76 ротора 72 с регулируемой частотой вращения в радиальном направлении. Статор 86 с регулируемой частотой вращения изготовлен из множества катушек.
[0081]
Корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения включает в себя основную часть 82 корпуса, которая имеет цилиндрическую форму с центром на оси Ar и к внутреннему периметру которой прикреплен статор 86 с регулируемой частотой вращения, крышку 83o выходной стороны, которая закрывает конец выходной стороны цилиндрической основной части 82 корпуса, и крышку 83i входной стороны, которая расположена на входной стороне за статором 86 с регулируемой частотой вращения и которая прикреплена к внутреннему периметру цилиндрической основной части 82 корпуса. Подшипники 85i и 85o ротора с регулируемой частотой вращения прикреплены к крышкам 83i и 83o соответственно. Подшипники 85i и 85o ротора с регулируемой частотой вращения поддерживают вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения таким образом, чтобы вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения мог поворачиваться вокруг оси Ar. Кроме того, в крышках 83i и 83o в осевом направлении образовано множество отверстий 84, причем отверстия 84 расположены на наружной стороне выше в радиальном направлении подшипников 85i и 85o ротора с постоянной частотой вращения.
[0082]
Множество отверстий 84, образованных в крышках 83i и 83o корпуса 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, и множество отверстий 64, образованных в крышках 63i и 63o корпуса 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения, как описано выше, образуют пространство внутри корпуса 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, которое сообщается с пространством внутри корпуса 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения.
[0083]
Кроме того, в системе регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления ротор 52 с постоянной частотой вращения, ротор 72 с регулируемой частотой вращения и вал 12 центрального зубчатого колеса расположены на одной и той же оси.
[0084]
Система регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления дополнительно включает в себя гибкое соединение 95 с регулируемой частотой вращения, расположенное между валом 27i водила планетарной передачи входной стороны, который выступает в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, и ротором 72 с регулируемой частотой вращения для соединения вала 27i водила планетарной передачи входной стороны и ротора 72 с регулируемой частотой вращения, и гибкое соединение 97 с постоянной частотой вращения, расположенное между валом 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, который выступает в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, и ротором 52 с постоянной частотой вращения для соединения вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления и ротора 52 с постоянной частотой вращения.
[0085]
Гибкое соединение 95 с регулируемой частотой вращения включает в себя цилиндрическую часть 96, которая имеет цилиндрическую форму и которая является гибкой по меньшей мере в направлениях, перпендикулярных центральной оси Ar цилиндра, и кольцеобразные фланцы 95i и 95o, сформированные с обеих сторон цилиндрической части 96.
[0086]
Гибкое соединение 97 с постоянной частотой вращения включает в себя цилиндрическую часть 98, которая имеет цилиндрическую форму или форму круглой колонны и которая является гибкой по меньшей мере в направлениях, перпендикулярных центральной оси Ar цилиндра или круглой колонны, и кольцеобразные или дискообразные фланцы 97i и 97o, сформированные с обеих сторон цилиндрической части 98.
[0087]
Гибкое соединение 95 с регулируемой частотой вращения расположено по внешнему периметру гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения. Длина гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения в осевом направлении равна длине гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения в осевом направлении.
[0088]
Величина наружного диаметра фланцев 95i и 95o гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения равна величине наружного диаметра фланца 28 водила 21 планетарной передачи и равна величине наружного диаметра фланца 73o ротора 72 с регулируемой частотой вращения. Соответственно, описанные выше фланцы 28, 73o, 95i и 95o обращены друг к другу в осевом направлении. Таким образом, фланец 28 водила 21 планетарной передачи и фланец 73o ротора 72 с регулируемой частотой вращения могут быть соединены посредством стандартного гибкого соединения.
[0089]
Фланец 95o выходной стороны гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения и фланец 28 водила 21 планетарной передачи соединены друг с другом с помощью болтов или т. п. Аналогичным образом фланец 95i входной стороны гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения и фланец 73o ротора 72 с регулируемой частотой вращения соединены друг с другом с помощью болтов или т. п.
[0090]
Величина наружного диаметра фланцев 97i и 97o гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения равна величине наружного диаметра фланца 38 водила 31 зубчатого колеса внутреннего зацепления и равна величине наружного диаметра фланца 55o выходной стороны удлинительного вала 55 ротора с постоянной частотой вращения. Соответственно, описанные выше фланцы 38, 55o, 97i и 97o также обращены друг к другу в осевом направлении. Таким образом, фланец 38 водила 31 зубчатого колеса внутреннего зацепления и фланец 55o выходной стороны удлинительного вала 55 ротора с постоянной частотой вращения могут быть соединены посредством стандартного гибкого соединения.
[0091]
Фланец 97o выходной стороны гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения и фланец 38 водила 31 зубчатого колеса внутреннего зацепления соединены друг с другом с помощью болтов или т. п. Аналогичным образом фланец 97i входной стороны гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения и фланец 55o выходной стороны удлинительного вала 55 ротора с постоянной частотой вращения соединены друг с другом с помощью болтов или т. п.
[0092]
Выше описано, что как цилиндрическая часть 96 гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения, так и цилиндрическая часть 98 гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения являются гибкими по меньшей мере в направлениях, перпендикулярных центральной оси Ar цилиндра или круглой колонны. Однако цилиндрические части 96 и 98 этих гибких соединений 95 и 97 не обязательно должны быть гибкими, если только выходные стороны цилиндрических частей выполнены с возможностью перемещения по отношению к их входным сторонам по меньшей мере в направлениях, перпендикулярных центральной оси Ar цилиндра или круглой колонны.
[0093]
Кроме того, в настоящем варианте осуществления гибкое соединение 95 с регулируемой частотой вращения, соединенное с ротором 72 с регулируемой частотой вращения, который выступает в роли первого ротора, представляет собой первое гибкое соединение, а гибкое соединение 97 с постоянной частотой вращения, соединенное с ротором 52 с постоянной частотой вращения, который выступает в роли второго ротора, представляет собой второе гибкое соединение.
[0094]
Кроме того, в настоящем варианте осуществления входной вал Av с регулируемой частотой вращения, который соединен с ротором 72 с регулируемой частотой вращения, который выступает в роли первого ротора, посредством гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения, которое выступает в роли первого гибкого соединения, представляет собой первый входной вал. Кроме того, в настоящем варианте осуществления входной вал Aс с постоянной частотой вращения, который соединен с ротором 52 с постоянной частотой вращения, который выступает в роли второго ротора, посредством гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения, которое выступает в роли второго гибкого соединения, представляет собой второй входной вал. Соответственно, фланец 73o ротора 72 с регулируемой частотой вращения, который выступает в роли первого ротора, представляет собой соединительную часть со стороны ротора, а фланец 28 входного вала Av с регулируемой частотой вращения, который выступает в роли первого входного вала, представляет собой соединительную часть со стороны передаточного устройства.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления вал 53 ротора с постоянной частотой вращения (удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения) вводят через отверстие 74 для введения вала, образованное внутри вала 73 ротора с регулируемой частотой вращения, а электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, передаточное устройство и компрессор С расположены линейно в указанном порядке с левой стороны по ФИГ. 1.
[0095]
Как показано на ФИГ. 1, система регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления дополнительно включает в себя устройство 100 преобразования частоты, которое изменяет частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, первый переключатель 111, который переводит электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии, второй переключатель 112, который переводит электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения в состояние подачи электроэнергии или в состояние прекращения подачи электроэнергии, и контроллер 120, который управляет работой устройства 100 преобразования частоты, первого переключателя 111 и второго переключателя 112.
[0096]
Первый переключатель 111 электрически соединен с линией 110 источника электроэнергии и электрическим двигателем 51 с постоянной частотой вращения. Второй переключатель 112 электрически соединен с линией 110 источника электроэнергии и устройством 100 преобразования частоты. Устройство 100 преобразования частоты электрически соединено с электрическим двигателем 71 с регулируемой частотой вращения.
[0097]
Контроллер 120 представляет собой вычислительное устройство. Контроллер 120 включает в себя приемное устройство 121, которое принимает команду непосредственно от оператора или принимает команду от устройства управления хостом, интерфейс 122, который передает команды на первый переключатель 111, второй переключатель 112 и устройство 100 преобразования частоты, и вычислительное устройство 123, которое формирует команды для первого переключателя 111, второго переключателя 112 и устройства 100 преобразования частоты в ответ на команды, принимаемые приемным устройством 121 или т. п.
[0098]
Первый переключатель 111 осуществляет включение в ответ на прием команды включения от контроллера 120 и осуществляет выключение в ответ на прием команды выключения от контроллера 120. Когда первый переключатель 111 осуществляет включение, электроэнергия от линии 110 источника электроэнергии подается на электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, при этом электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения переводится в состояние подачи электроэнергии. Когда первый переключатель 111 осуществляет выключение, прекращается подача электроэнергии от линии 110 источника электроэнергии на электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, при этом электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения переводится в состояние прекращения подачи электроэнергии.
[0099]
Второй переключатель 112 осуществляет включение в ответ на прием команды включения от контроллера 120 и осуществляет выключение в ответ на прием команды выключения от контроллера 120. Когда второй переключатель 112 осуществляет включение, электроэнергия от линии 110 источника электроэнергии подается на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения через устройство 100 преобразования частоты, при этом электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения переводится в состояние подачи электроэнергии. Когда второй переключатель 112 осуществляет выключение, прекращается подача электроэнергии от линии 110 источника электроэнергии на устройство 100 преобразования частоты и электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, при этом электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения переводится в состояние прекращения подачи электроэнергии.
[0100]
Устройство 100 преобразования частоты подает электроэнергию на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения с частотой, указанной в команде, выданной контроллером 120. При этом ротор 72 с регулируемой частотой вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения поворачивается с частотой вращения, соответствующей этой частоте. Поскольку, таким образом изменяется частота вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения, также изменяется частота вращения водила 21 планетарной передачи в передаточном устройстве 10, которое соединено с ротором 72 с регулируемой частотой вращения. В результате также изменяется частота вращения вала 12 центрального зубчатого колеса, который выступает в роли выходного вала Ao передаточного устройства 10.
[0101]
Соотношение между количеством зубьев в каждом из зубчатых колес передаточного устройства 10 и частотой вращения каждого вала в передаточном устройстве 10 будет описано ниже со ссылкой на ФИГ. 4.
[0102]
Предполагается, что частота вращения вала 12 центрального зубчатого колеса, который выступает в роли выходного вала Ao, выражена величиной ωs, частота вращения вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления, который выступает в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, выражена величиной ωi, а частота вращения вала 27i водила планетарной передачи входной стороны, который выступает в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, выражена величиной ωh. Кроме того, предполагается, что количество зубьев в центральном зубчатом колесе 11 выражено величиной Zs, а количество зубьев в зубчатом колесе 17 внутреннего зацепления выражено величиной Zi.
[0103]
В этом случае соотношение между количеством зубьев в каждом зубчатом колесе и частотой вращения каждого вала в передаточном устройстве 10 может быть выражено следующей формулой (1):
ωs/ωi=ωh/ωi - (1 - ωh/ωi) × Zi/Zs ⋅⋅⋅⋅⋅ (1).
[0104]
Если, например, электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения представляет собой четырехполюсный индукционный двигатель, как описано выше, а частота источника электроэнергии составляет 50 Гц, частота вращения ротора 52 с постоянной частотой вращения и частота вращения ωi входного вала Ac с постоянной частотой вращения составляют 1500 оборотов в минуту. Если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения представляет собой 12-полюсный индукционный двигатель, как описано выше, а частота источника электроэнергии составляет 50 Гц, максимальная частота вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения и максимальная частота вращения ωh входного вала Av с регулируемой частотой вращения составляют 500 оборотов в минуту. Кроме того, предполагается, что соотношение между количеством зубьев Zs в центральном зубчатом колесе 11 и количеством зубьев Zi в зубчатом колесе 17 внутреннего зацепления, или Zi/Zs, составляет, например, 8.
[0105]
В этом случае, если предположить, что ротор 52 с постоянной частотой вращения поворачивается в прямом направлении, а ротор 72 с регулируемой частотой вращения поворачивается в направлении, противоположном направлению вращения ротора 52 с постоянной частотой вращения, с максимальной частотой вращения (-500 оборотов в минуту), то частота вращения выходного вала Ao составит -16500 оборотов в минуту.
[0106]
Если предположить, что ротор 52 с постоянной частотой вращения поворачивается в прямом направлении, а ротор 72 с регулируемой частотой вращения поворачивается в том же направлении, что и ротор 52 с постоянной частотой вращения, с максимальной частотой вращения (+500 оборотов в минуту), то частота вращения выходного вала Ao составит -7500 оборотов в минуту.
[0107]
Если предположить, что ротор 52 с постоянной частотой вращения поворачивается в прямом направлении, а частота вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения составляет 0 оборотов в минуту, то частота вращения выходного вала Ao составит -12000 оборотов в минуту.
[0108]
Если предположить, что ротор 52 с постоянной частотой вращения поворачивается в прямом направлении, а ротор 72 с регулируемой частотой вращения поворачивается в направлении, противоположном направлению вращения ротора 52 с постоянной частотой вращения, с минимальной частотой вращения (-50 оборотов в минуту), то частота вращения выходного вала Ao составит -12450 оборотов в минуту.
[0109]
Если предположить, что ротор 52 с постоянной частотой вращения поворачивается в прямом направлении, а ротор 72 с регулируемой частотой вращения поворачивается в том же направлении, что и ротор 52 с постоянной частотой вращения, с минимальной частотой вращения (+50 оборотов в минуту), то частота вращения выходного вала Ao составит -11550 оборотов в минуту.
[0110]
Таким образом, например, если частота вращения ротора 52 с постоянной частотой вращения составляет +1500 оборотов в минуту, а частоту вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения можно регулировать в диапазоне от -50 до -500 оборотов в минуту путем управления частотой, которое осуществляется устройством 100 преобразования частоты, или, другими словами, если частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, можно регулировать в диапазоне от 5 до 50 Гц, частоту вращения выходного вала Ао можно регулировать в диапазоне от -12450 до -16500 оборотов в минуту.
[0111]
Функционирование системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления, от запуска системы до ее остановки, будет описано далее в соответствии с блок-схемой, показанной на ФИГ. 5.
[0112]
После приема извне команды запуска системы регулируемого электрического двигателя (S10) контроллер 120 выдает команду на второй переключатель 112 (S11) и выдает команду, указывающую минимальную частоту, на устройство 100 преобразования частоты (S12). В данном случае минимальная частота представляет собой минимальную частоту, которая может быть установлена устройством 100 преобразования частоты, или минимальную частоту, задаваемую оператором или т. п. В данном случае предполагается, что минимальная частота составляет 1/10 частоты источника электроэнергии, которая составляет 50 Гц, или, другими словами, например, 5 Гц.
[0113]
После приема команды от контроллера 120 второй переключатель 112 осуществляет включение, и электроэнергия от линии 110 источника электроэнергии подается на устройство 100 преобразования частоты. После приема минимальной частоты в качестве предписанного значения частоты от контроллера 120 устройство 100 преобразования частоты преобразует частоту электроэнергии от линии 110 источника электроэнергии в минимальную частоту и подает эту электроэнергию на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. В результате электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения переходит в состояние подачи электроэнергии, в котором электроэнергия подается с минимальной частотой. В том случае, если на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения в соответствии с настоящим вариантом осуществления подается электроэнергия с частотой, равной частоте источника электроэнергии (максимальная частота: 50 Гц), его частота вращения будет максимальной и будет составлять 500 оборотов в минуту, как описано выше. Соответственно, если подается электроэнергия с частотой, равной 1/10 частоты источника электроэнергии, или, другими словами, с минимальной частотой в 5 Гц, частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения будет минимальной и будет составлять 50 оборотов в минуту, как описано выше. Следует отметить, что в данном случае предполагается, что направление вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения противоположно направлению вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения. Соответственно, если электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения вращается в прямом направлении, частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения будет составлять -50 оборотов в минуту.
[0114]
Если электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения не вращается, а частота вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения и частота вращения соединенного с ним входного вала Ac с постоянной частотой вращения составляют 0 оборотов в минуту, соотношение между количеством зубьев в каждом зубчатом колесе передаточного устройства 10 и частотой вращения каждого вала в передаточном устройстве 10 может быть выражено следующей формулой (2):
ωs/ωh=Zi/Zs+1 ⋅⋅⋅⋅⋅ (2).
[0115]
Как и в описанном выше случае, если предположить, что соотношение Zi/Zs между количество зубьев Zs в центральном зубчатом колесе 11 и количеством зубьев Zi в зубчатом колесе 17 внутреннего зацепления равно 8, то частота вращения ωs выходного вала Ао составит -450 оборотов в минуту, если частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и частота вращения ωh соединенного с ним входного вала Av с регулируемой частотой вращения равны минимальной частоте вращения -50 оборотов в минуту.
[0116]
Таким образом, если электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения не вращается, частота вращения ωs выходного вала Ao (когда только электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения вращается с минимальной частотой вращения) будет крайне низкой по сравнению с диапазоном частоты вращения ωs выходного вала Ао при одновременном вращении как электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, так и электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения (от -12450 до -16500 оборотов в минуту).
[0117]
2
Соответственно, в настоящем варианте осуществления пусковой крутящий момент нагрузки устройства 50 с электрическим приводом можно снизить даже в том случае, если приводимое в действие устройство, соединенное с выходным валом Ao, представляет собой, например, компрессор C, а его показатель GD является высоким.
[0118]
Контроллер 120 выдает команду на первый переключатель 111, когда начинается вращение ротора 72 с регулируемой частотой вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и выходного вала Ao (S13).
[0119]
При приеме команды от контроллера 120 первый переключатель 111 осуществляет включение, электроэнергия от линии 110 источника электроэнергии подается на электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, и электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения переходит в состояние подачи электроэнергии. Если на электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения в соответствии с настоящим вариантом осуществления подается электроэнергия от линии 110 источника электроэнергии, его частота вращения составит, например, 1500 оборотов в минуту.
[0120]
Если частота вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения и частота вращения соединенного с ним входного вала Ac с постоянной частотой вращения составляют 1500 оборотов в минуту, а частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и частота вращения соединенного с ним входного вала Av с регулируемой частотой вращения составляют не менее 50 оборотов в минуту (при этом направление вращения противоположно направлению вращения входного вала Ac с постоянной частотой вращения), частота вращения выходного вала Ао будет равна, например, минимальной регулируемой частоте вращения 12450 оборотов в минуту (при этом направление вращения противоположно направлению вращения входного вала Ac с постоянной частотой вращения).
[0121]
После этого контроллер 120 работает в режиме ожидания приема команды, указывающей целевую частоту вращения выходного вала Ао, (S14) или команды остановки (S16). После приема команды, указывающей целевую частоту вращения, контроллер 120 выдает команду, указывающую частоту, соответствующую принятой целевой частоте вращения, на устройство 100 преобразования частоты (S15).
[0122]
После приема этой команды устройство 100 преобразования частоты подает электроэнергию на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения с частотой, соответствующей принятой целевой частоте вращения. Частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и частота вращения соединенного с ним входного вала Av с регулируемой частотой вращения принимают значение, соответствующее целевой частоте вращения выходного вала Ao (от -50 до -500 оборотов в минуту), и в результате частота вращения выходного вала Ао принимает значение целевой частоты вращения (от -12450 до -16500 оборотов в минуту).
[0123]
После выдачи команды, указывающей частоту, соответствующую принятой целевой частоте вращения, на устройство 100 преобразования частоты (S15) контроллер 120 снова входит в режим ожидания приема команды целевой частоты вращения выходного вала Ао (S14) или команды (S16) остановки. После приема команды остановки в этом режиме контроллер 120 выдает команду выключения на первый переключатель 111 и второй переключатель 112 (S17).
[0124]
После приема команды выключения от контроллера 120 как первый переключатель 111, так и второй переключатель 112 осуществляют выключение. Соответственно, электроэнергия от линии 110 источника электроэнергии больше не подается на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения и электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, и как электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, так и электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения переходят в состояние прекращения подачи электроэнергии. В результате выходной вал Ao останавливается.
[0125]
Как описано выше, в соответствии с настоящим вариантом осуществления можно снизить пусковой крутящий момент нагрузки устройства 50 с электрическим приводом.
[0126]
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления ротор 52 с постоянной частотой вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения и ротор 72 с регулируемой частотой вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения расположены на оси Ar передаточного устройства 10, что позволяет уменьшить общие размеры системы по сравнению со случаем, когда ротор 52 с постоянной частотой вращения и ротор 72 с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси Ar передаточного устройства 10 в радиальном направлении. Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления нет необходимости в применении такого передаточного механизма, как ремни или шкивы, в отличие от случая, когда ротор 52 с постоянной частотой вращения и ротор 72 с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси Ar передаточного устройства 10 в радиальном направлении. Такая конфигурация позволяет уменьшить размеры устройства и, кроме того, позволяет уменьшить количество компонентов, благодаря чему снижается производственная себестоимость. Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления нет необходимости в применении такого передаточного механизма, как ремни или шкивы, в отличие от случая, когда ротор 52 с постоянной частотой вращения и ротор 72 с регулируемой частотой вращения расположены на некотором расстоянии от оси Ar передаточного устройства 10 в радиальном направлении. Эта конфигурация позволяет избежать приложения изгибающей нагрузки к валам, расположенным на оси Ar передаточного устройства 10, такими ремнями или т.п., что позволяет снизить вибрацию.
[0127]
В соответствии с настоящим вариантом осуществления ротор 52 с постоянной частотой вращения устройства 50 с электрическим приводом и входной вал Ac с постоянной частотой вращения передаточного устройства 10 соединены посредством гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения, которое допускает эксцентричность/отклонение/раскачивание между ротором 52 с постоянной частотой вращения и входным валом Ac с постоянной частотой вращения. Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления ротор 72 с регулируемой частотой вращения устройства 50 с электрическим приводом и входной вал Av с регулируемой частотой вращения передаточного устройства 10 соединены посредством гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения, которое допускает эксцентричность/отклонение/раскачивание между ротором 72 с регулируемой частотой вращения и входным валом Av с регулируемой частотой вращения. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления операции по центрированию передаточного устройства 10 относительно устройства 50 с электрическим приводом могут быть сведены к минимуму, и можно устранить передачу раскачивания вала от устройства 50 с электрическим приводом на передаточное устройство 10 и передачу раскачивания вала от передаточного устройства 10 на устройство 50 с электрическим приводом.
[0128]
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления гибкое соединение 97 с постоянной частотой вращения (второе гибкое соединение) расположено по внешнему периметру гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения (первого гибкого соединения), но поскольку длина гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения (второго гибкого соединения) в осевом направлении составляет не больше длины гибкого соединения 95 с регулируемой частотой вращения (первого гибкого соединения) в осевом направлении, прикрепление гибких соединений 97 и 95 может выполняться без затруднений.
[0129]
В соответствии с настоящим вариантом осуществления корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения прикреплен к корпусу 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления ротор 72 с регулируемой частотой вращения можно точно позиционировать (отцентрировать) по отношению к ротору 52 с постоянной частотой вращения перед поставкой системы регулируемого электрического двигателя с завода. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления операции позиционирования ротора 72 с регулируемой частотой вращения по отношению к ротору 52 с постоянной частотой вращения не обязательно выполнять на месте установки системы.
[0130]
В соответствии с настоящим вариантом осуществления при вращении ротора 52 с постоянной частотой вращения также вращается охлаждающий вентилятор 91, расположенный на конце ротора 52 с постоянной частотой вращения. Вращение охлаждающего вентилятора 91 приводит к протеканию воздуха извне в корпус 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения и охлаждению ротора 52 с постоянной частотой вращения, статора 66 с постоянной частотой вращения и т. п. Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления корпус 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения и корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения сообщаются друг с другом, и, таким образом, воздух, протекающий в корпус 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения, также протекает в корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения и охлаждает ротор 72 с регулируемой частотой вращения, статор 86 с регулируемой частотой вращения и т. п. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления два электрических двигателя могут охлаждаться с помощью одного охлаждающего вентилятора 91. Эта конфигурация позволяет уменьшить размеры устройства и снизить производственную себестоимость.
[0131]
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления ротор 52 с постоянной частотой вращения, ротор 72 с регулируемой частотой вращения и вал 12 центрального зубчатого колеса расположены на одной и той же оси, что позволяет уменьшить объем пространства, необходимого для установки системы регулируемого электрического двигателя (установочное пространство). Также нет необходимости в применении компонентов для передачи вращения (конические зубчатые колеса и т. п.), что позволяет избежать роста количества компонентов и снизить производственную себестоимость.
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления вал 53 ротора с постоянной частотой вращения (удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения), который представляет собой стержнеобразный вал, вводят через вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения, который представляет собой цилиндрический вал, в котором образовано отверстие 74 для введения вала. Другими словами, вал 53 ротора с постоянной частотой вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, который имеет высокую выходную мощность, вводят через вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения, который имеет более низкую выходную мощность, чем электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения. В результате в качестве электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения может применяться двигатель с более высокой выходной мощностью (л. с.).
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, передаточное устройство и компрессор C расположены линейно в указанном порядке, и, таким образом, полное устройство может быть выполнено в более компактном виде.
[0132]
Второй вариант осуществления
Второй вариант осуществления системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим изобретением будет описан со ссылкой на ФИГ. 6 и 7.
[0133]
Как показано на ФИГ. 6, система регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя устройство 50 с электрическим приводом, передаточное устройство 10a, устройство 100a преобразования частоты, первый переключатель 111, второй переключатель 112 и контроллер 120a, аналогичные компонентам устройства приложения движущего усилия в соответствии с первым вариантом осуществления. Из данных компонентов устройство 50 с электрическим приводом, первый переключатель 111 и второй переключатель 112 являются такими же компонентами, как и компоненты в первом варианте осуществления.
[0134]
Передаточное устройство 10a в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя тормоз 39, ограничивает вращение водила 21 планетарной передачи вокруг оси Ar. Водило 21 планетарной передачи включает в себя тормозной диск 29, имеющий кольцевую форму и проходящий наружу от основной части 23 водила. Тормоз 39, прикрепленный к корпусу 41 передаточного механизма, прижимает тормозной диск 29 водила 21 планетарной передачи с обеих сторон, чтобы ограничить вращение водила 21 планетарной передачи.
[0135]
Устройство 100a преобразования частоты в соответствии с настоящим вариантом осуществления может изменять частоту электроэнергии, подаваемой на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, и может изменять направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. Другими словами, электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения может применяться для выработки электроэнергии. Соответственно, устройство 100a преобразования частоты в соответствии с настоящим вариантом осуществления, которое представляет собой устройство преобразования частоты с возможностью реверсирования, может изменять направление вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения.
[0136]
Аналогично контроллеру 120 в соответствии с первым вариантом осуществления контроллер 120a в соответствии с настоящим вариантом осуществления управляет работой устройства 100а преобразования частоты, первого переключателя 111 и второго переключателя 112. Кроме того, контроллер 120a в соответствии с настоящим вариантом осуществления выдает команды на устройство 100а преобразования частоты для изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. Кроме того, контроллер 120a в соответствии с настоящим вариантом осуществления выдает команды на тормоз 39 передаточного устройства 10a для ограничения вращения водила 21 планетарной передачи и выдает команды на тормоз 39 для отмены ограничения вращения.
[0137]
В первом варианте осуществления в случае, если частота вращения ротора 52 с постоянной частотой вращения составляет +1500 оборотов в минуту, частоту вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения можно регулировать в диапазоне от -50 до -500 оборотов в минуту путем регулирования частоты с помощью устройства 100 преобразования частоты так, что частота вращения выходного вала Ao регулируется в диапазоне от -12450 до -16500 оборотов в минуту. Если предположить, что можно изменять направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, частоту вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения можно установить в диапазоне от +50 до +500 оборотов в минуту, а частоту вращения выходного вала Ао можно установить в диапазоне от -11500 до -7500, как описано выше.
[0138]
Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления устройство преобразования частоты с возможностью реверсирования, способное изменять направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, применяется в качестве устройства 100а преобразования частоты, которое расширяет диапазон, в котором можно изменять частоту вращения выходного вала Ao.
[0139]
Операции запуска и остановки системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления аналогичны тем же операциям для системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с первым вариантом осуществления. Система регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления отличается от системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с первым вариантом осуществления в операциях, выполняемых при изменении частоты вращения выходного вала Ao передаточного устройства 10a до требуемой частоты вращения после приведения во вращение выходного вала Ao.
[0140]
Соответственно, операции системы регулируемого электрического двигателя, выполняемые при изменении частоты вращения выходного вала Ao до требуемой частоты вращения, будут описаны ниже в соответствии с блок-схемой, показанной на ФИГ. 7.
[0141]
Как и в первом варианте осуществления, контроллер 120a выдает команду на первый переключатель 111 (S13). Затем при приеме команды, указывающей целевую частоту вращения выходного вала Ao, после приведения во вращение электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения с частотой вращения, например, 1500 оборотов в минуту (S14), контроллер 120a определяет, необходимо ли изменить направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, для достижения целевой частоты вращения (S20: этап определения).
[0142]
После определения того, что необходимо изменить направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, контроллер 120a выдает команду, указывающую минимальную частоту, на устройство 100а преобразования частоты (S21: первый этап выдачи команды активации минимальной частоты).
[0143]
После приема минимальной частоты в качестве предписанного значения частоты от контроллера 120а устройство 100а преобразования частоты преобразует частоту электроэнергии от линии 110 источника электроэнергии в минимальную частоту и подает эту электроэнергию на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. В результате электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения переходит в состояние подачи электроэнергии, в котором электроэнергия подается с минимальной частотой. Соответственно, если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения вращается в направлении, противоположном направлению вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения будет вращаться с минимальной частотой вращения -50 оборотов в минуту, а если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения вращается в том же направлении, что и электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения будет вращаться с минимальной частотой вращения +50 оборотов в минуту. В результате частота вращения выходного вала Ao передаточного устройства 10a составит -12450 оборотов в минуту, если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения вращается в направлении, противоположном направлению вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, и составит -11550 оборотов в минуту, если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения вращается в том же направлении, что и электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения.
[0144]
Когда частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения достигает минимальной частоты вращения (-50 оборотов в минуту или +50 оборотов в минуту), контроллер 120a выдает команду выключения на второй переключатель 112 (S22: этап выдачи команды выключения) и выдает команду на тормоз 39 для ограничения вращения водила 21 планетарной передачи (или входного вала Av с регулируемой частотой вращения) (S23). Это приводит к переводу электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения в состояние прекращения подачи электроэнергии и прекращает вращение вокруг оси Ar водила 21 планетарной передачи (или входного вала Av с регулируемой частотой вращения), соединенного с электрическим двигателем 71 с регулируемой частотой вращения.
[0145]
Когда прекращается вращение водила 21 планетарной передачи (или входного вала Av с регулируемой частотой вращения), контроллер 120a выдает команду на тормоз 39 для отмены ограничения вращения водила 21 планетарной передачи (или входного вала Av с регулируемой частотой вращения) (S24) и выдает команду на второй переключатель 112 (S25). Кроме того, контроллер 120a выдает команду на устройство 100a преобразования частоты для изменения направления тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения (S26), и команду, указывающую минимальную частоту (S27: второй этап выдачи команды активации минимальной частоты). В результате электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения переходит в состояние подачи электроэнергии, в котором направление подаваемого тока реверсировано, частота вращения двигателя 71 с регулируемой частотой вращения становится равной минимальной частоте вращения, а направление его вращения изменяется на противоположное. Таким образом, если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения сначала вращается в направлении, противоположном направлению вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, направление вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения станет таким же, что и направление вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, а его частота вращения станет равной минимальной частоте вращения +50 оборотов в минуту. В результате частота вращения выходного вала Ao передаточного устройства 10a составит -11550 оборотов в минуту. Если электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения сначала вращается в том же направлении, что и электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, направление вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения станет противоположным направлению вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, а его частота вращения станет равной минимальной частоте вращения -50 оборотов в минуту. В результате частота вращения выходного вала Ao передаточного устройства 10a составит -12450 оборотов в минуту. Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления вышеописанные этапы обработки S25 и S26 представляют собой этап выдачи команды включения/изменения направления тока. Кроме того, в настоящем варианте осуществления вышеописанные этапы обработки S23 и S24 представляют собой этап выдачи команды управления тормозом.
[0146]
Когда частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения станет равной минимальной частоте вращения, контроллер 120a выдаст команду на устройство 100a преобразования частоты, указывающую частоту, соответствующую целевой частоте вращения выходного вала Ao, принятую на этапе 14 (S14), тем же способом, что и в первом варианте осуществления (S15: этап выдачи команды, указывающей целевую частоту).
[0147]
Даже в том случае, если контроллер 120a определит на этапе 20 (S20), что нет необходимости в изменении направления тока, контроллер 120a выдаст команду на устройство 100a преобразования частоты, указывающую частоту, соответствующую целевой частоте вращения выходного вала Ao, принятую на этапе 14 (S14) (S15: этап выдачи команды, указывающей целевую частоту).
[0148]
После приема этой команды устройство 100а преобразования частоты подает электроэнергию на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения с частотой, соответствующей принятой целевой частоте вращения. Частота вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и частота вращения соединенного с ним входного вала Av с регулируемой частотой вращения принимают значение, соответствующее целевой частоте вращения выходного вала Ao (от +50 до +500 оборотов в минуту или от -50 до -500 оборотов в минуту), и, в результате частота вращения выходного вала Ао принимает значение целевой частоты вращения (от -7500 до -11550 оборотов в минуту или от -12450 до -16500 оборотов в минуту).
[0149]
Как описано выше, в соответствии с настоящим вариантом осуществления устройство преобразования частоты с возможностью реверсирования, способное изменять направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, применяется в качестве устройства 100а преобразования частоты, которое расширяет диапазон, в котором можно изменять частоту вращения выходного вала Ao.
[0150]
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления в случае, если изменяется направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, и изменяется направление вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения, частоту вращения приводят к минимальной частоте вращения в текущем направлении вращения перед тем, как ограничить вращение электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и вращение входного вала Av с регулируемой частотой вращения. В соответствии с настоящим вариантом осуществления после отмены ограничения вращения входного вала Av с регулируемой частотой вращения направление вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения устанавливают в направление, противоположное предыдущему направлению вращения, а его частоту вращения устанавливают равной минимальной частоте вращения. Затем частоту вращения устанавливают равной частоте вращения, соответствующей целевой частоте вращения выходного вала Ao. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления в случае, если изменяется направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения, не допускаются внезапные изменения частоты вращения выходного вала Ao и частоты вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения, что позволяет в этом случае снизить нагрузку на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения.
[0151]
В описанном выше варианте осуществления передаточное устройство 10a оснащено тормозом 39, а вращение входного вала Av с регулируемой частотой вращения, соединенного с электрическим двигателем 71 с регулируемой частотой вращения, временно ограничивается с помощью этого тормоза 39, если изменяется направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. Однако передаточное устройство 10a не обязательно оснащать тормозом 39 и не обязательно ограничивать вращение входного вала Av с регулируемой частотой вращения, соединенного с электрическим двигателем 71 с регулируемой частотой вращения, при изменении направления тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. Следует отметить, что при этой конфигурации к электрическому двигателю 71 с регулируемой частотой вращения будет прикладываться большая нагрузка, чем в настоящем варианте осуществления, когда изменяется направление тока, подаваемого на электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения.
[0152]
Третий вариант осуществления
Третий вариант осуществления системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим изобретением будет описан со ссылкой на ФИГ. 8 и 9.
[0153]
Как показано на ФИГ. 8, в системе регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления корпус 61 электрического двигателя с постоянной частотой вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения и корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения, которые представляют собой устройство 50 с электрическим приводом, разделены. Корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения и корпус 41 передаточного механизма передаточного устройства 10 объединены.
Устройство 50 с электрическим приводом прикреплено к раме 90 с помощью опорной части 50S устройства с электрическим приводом. Электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения прикреплен к раме 90 с помощью опорной части 71S передаточного устройства. Передаточное устройство 10 прикреплено к раме 90 с помощью опорной части 10S передаточного устройства. Кроме того, компрессор C, который выступает в роли приводимого в действие устройства, также прикреплен к раме 90 с помощью опорной части (не показана). Поскольку корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения и корпус 41 передаточного механизма в соответствии с настоящим вариантом осуществления объединены, в качестве опорной части обязательно применение только по меньшей мере одной из опорной части 71S передаточного устройства и опорной части 10S передаточного устройства.
Следует отметить, что рама 90 может быть разделена на части для устройства 50 с электрическим приводом, электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения, передаточного устройство 10 и компрессора С или может быть объединена для применения любой их комбинации.
[0154]
Корпус 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения и корпус 41 передаточного механизма находятся в надежном соединении. Подразумевается, что крышка 83o выходной стороны корпуса 81 электрического двигателя с регулируемой частотой вращения и корпус 41 передаточного механизма надежно соединены друг с другом, например, с помощью болтов или сварки.
Вал 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения, который представляет собой вал 53 ротора с постоянной частотой вращения и удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения, который вводят через отверстие 74 для введения вала, образованное внутри вала 73 ротора с регулируемой частотой вращения, соединяют с помощью гибкого соединения 97 с постоянной частотой вращения. Другими словами, вал 53 ротора с постоянной частотой вращения в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя вал 54 основной части ротора с постоянной частотой вращения, удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения и гибкое соединение 97 с постоянной частотой вращения.
[0155]
Удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения и вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления прикрепляют с помощью фланца 55o удлинительного вала 55 ротора с постоянной частотой вращения и фланца 38 вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления. Другими словами, в соответствии с настоящим вариантом осуществления удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения и вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления соединяют с помощью гибкого соединения. Кроме того, вал 73 ротора с регулируемой частотой вращения ротора 72 с регулируемой частотой вращения и вал 27i водила планетарной передачи входной стороны вала 27 водила планетарной передачи не присоединяют с помощью гибкого соединения, а соединяют непосредственно с помощью болтов или т. п. или соединяют с помощью зубчатого соединения или т. п. Следует отметить, что удлинительный вал 55 ротора с постоянной частотой вращения и вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления могут быть соединены без фланца 55о и фланца 38.
[0156]
Функционирование системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с настоящим вариантом осуществления, от запуска системы до ее остановки, будет описано далее в соответствии с блок-схемой, показанной на ФИГ. 9.
[0157]
После приема извне команды о запуске системы регулируемого электрического двигателя (S10) контроллер 120 выдает команду на первый переключатель 111 (S11a).
В данном случае контроллер 120 выдает команду на тормоз 39 для ограничения вращения водила 21 планетарной передачи (или входного вала Av с регулируемой частотой вращения) (S28).
Когда частота вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения станет равной заданной частоте вращения (например, 1500 оборотов в минуту), контроллер 120 выдает команду на второй переключатель 112 (S12a) и выдает команду, указывающую минимальную частоту, на устройство 100 преобразования частоты (S13a). Затем контроллер 120 выдает команду для отмены ограничения вращения водила 21 планетарной передачи (или входного вала Av с регулируемой частотой вращения) тормозом 39 (S29).
[0158]
В соответствии с настоящим вариантом осуществления электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения и электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения разделены, и, таким образом, может применяться стандартный (промышленный) электрический двигатель с постоянной частотой вращения. Это позволяет дополнительно снизить производственную себестоимость.
Кроме того, гибкое соединение 95 с регулируемой частотой вращения можно исключить. Это позволяет дополнительно снизить производственную себестоимость.
[0159]
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления электрический двигатель 51 с постоянной частотой вращения, который имеет более высокую выходную мощность, запускают перед электрическим двигателем 71 с регулируемой частотой вращения, что позволяет снизить нагрузку, прилагаемую к электрическому двигателю 71 с регулируемой частотой вращения, по сравнению со случаем, когда первым запускают электрический двигатель 71 с регулируемой частотой вращения. Другими словами, это позволяет избежать такого явления, когда при запуске первым электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения он не может преодолеть скачкообразные колебания крутящего момента, возникающие при запуске электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, в результате чего частота вращения будет больше или меньше ожидаемой предполагаемой частоты вращения.
Следует отметить, что способ запуска электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения перед электрическим двигателем 71 с регулируемой частотой вращения также может применяться в отношении системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с первым вариантом осуществления и в отношении системы регулируемого электрического двигателя в соответствии со вторым вариантом осуществления.
[0160]
Изменение
Ниже будет описано изменение вариантов осуществления описанной выше системы регулируемого электрического двигателя.
[0161]
В качестве приводимого в действие устройства всех систем регулируемого электрического двигателя в соответствии с описанными выше вариантами осуществления приведен компрессор C, который приводится в движение с частотой вращения 7500 оборотов в минуту или с большей частотой вращения. Таким образом, для приведения в действие приводимого в действие устройства с высокой частотой вращения системы регулируемого электрического двигателя в соответствии с описанными выше вариантами осуществления с помощью передаточных устройств 10 и 10a обеспечивают повышение частоты вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения. Соответственно, для передаточных устройств 10 и 10a вал 12 центрального зубчатого колеса выступает в роли выходного вала Ao, вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления выступает в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, а вал 27i водила планетарной передачи входной стороны выступает в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения.
[0162]
Однако передаточное устройство в передаточном устройстве вращательного движущего усилия в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой устройство для снижения частоты вращения электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения. В этом случае вал 12 центрального зубчатого колеса может выступать в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, вал 27 водила планетарной передачи может выступать в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, а вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления может выступать в роли выходного вала Ao. Например, альтернативно вал 12 центрального зубчатого колеса может выступать в роли выходного вала Ao так же, как и в описанных выше вариантах осуществления, в то время как вал 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления может выступать в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, а вал 27 водила планетарной передачи может выступать в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения. Как описано выше, решение относительно того, выступает ли один из вала 12 центрального зубчатого колеса, вала 27 водила планетарной передачи и вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления в роли выходного вала Ao, выступает ли другой вал в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, а также выступает ли другой вал в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, может приниматься в соответствующих случаях на основании того, необходимо ли повысить выходную мощность по отношению к входной мощности, на основании диапазона изменения, в котором следует повышать или понижать выходную мощность, и т. п.
[0163]
Даже в том случае, если один из вала 12 центрального зубчатого колеса, вала 27 водила планетарной передачи и вала 37 водила зубчатого колеса внутреннего зацепления выступает в роли выходного вала Ao, другой вал выступает в роли входного вала Ac с постоянной частотой вращения, а другой вал выступает в роли входного вала Av с регулируемой частотой вращения, расположение ротора 52 с постоянной частотой вращения, соединенного с входным валом Ac с постоянной частотой вращения, и ротора 72 с регулируемой частотой вращения, соединенного с входным валом Av с регулируемой частотой вращения, на одной оси позволяет уменьшить размеры устройства и снизить производственную себестоимость, как и в описанных выше вариантах осуществления.
[0164]
В приведенных выше вариантах осуществления описаны примеры, в которых четырехполюсный индукционный двигатель применяют в качестве электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения для приведения компрессора C в движение соответствующим образом с высокой частотой вращения, а 12-полюсный индукционный двигатель применяют в качестве электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения для изменения частоты вращения компрессора C соответствующим образом в пределах установленного диапазона. Однако в том случае, если нет необходимости в приведении в движение приводимого в действие устройства с высокой частотой вращения, в качестве электрического двигателя 51 с постоянной частотой вращения, электрического двигателя 71 с регулируемой частотой вращения и т. п. могут применяться электрические двигатели других типов.
[0165]
В вышеописанных вариантах осуществления ротор 72 с регулируемой частотой вращения, в котором образовано отверстие 74 для введения вала, представляет собой первый ротор, а ротор 52 с постоянной частотой вращения, вводимый через отверстие 74 для введения вала, представляет собой второй ротор. Однако в том случае, если отверстие для введения вала образовано в роторе с постоянной частотой вращения, а ротор с регулируемой частотой вращения вводят через отверстие для введения вала, ротор с постоянной частотой вращения представляет собой первый ротор, а ротор с регулируемой частотой вращения представляет собой второй ротор.
[0166]
Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления гибкое соединение 95 с регулируемой частотой вращения, которое соединяет ротор 72 с регулируемой частотой вращения и входной вал Av с регулируемой частотой вращения, представляет собой первое гибкое соединение, а гибкое соединение 97 с постоянной частотой вращения, которое соединяет ротор 52 с постоянной частотой вращения и входной вал Ac с постоянной частотой вращения, представляет собой второе гибкое соединение. Однако в том случае, если гибкое соединение с постоянной частотой вращения расположено по внешнему периметру гибкого соединения с регулируемой частотой вращения, гибкое соединение с постоянной частотой вращения представляет собой первое гибкое соединение, а гибкое соединение с регулируемой частотой вращения представляет собой второе гибкое соединение.
Промышленное применение
[0167]
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения можно уменьшить размеры устройства и снизить производственную себестоимость.
Перечень позиционных обозначений
[0168]
10, 10a Передаточное устройство (передаточное устройство планетарной передачи)
10S Опорная часть передаточного устройства
11 Центральное зубчатое колесо
12 Вал центрального зубчатого колеса
15 Планетарное зубчатое колесо
17 Зубчатое колесо внутреннего зацепления
21 Водило планетарной передачи
22 Вал планетарной передачи
23 Основная часть водила
27 Вал водила планетарной передачи
27i Вал водила планетарной передачи входной стороны
28 Фланец (соединительная часть со стороны передаточного устройства)
29 Тормозной диск
31 Водило зубчатого колеса внутреннего зацепления
33 Основная часть водила
37 Вал водила зубчатого колеса внутреннего зацепления
38 Фланец
39 Тормоз
41 Корпус передаточного механизма
50 Устройство с электрическим приводом
50S Опорная часть устройства с электрическим приводом
51 Электрический двигатель с постоянной частотой вращения
52 Ротор с постоянной частотой вращения
53 Вал ротора с постоянной частотой вращения
54 Вал основной части ротора с постоянной частотой вращения
55 Удлинительный вал ротора с постоянной частотой вращения
56 Проводник
61 Корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения
62 Основная часть корпуса
63i, 63o Крышка
64 Отверстие
66 Статор с постоянной частотой вращения
71 Электрический двигатель с регулируемой частотой вращения
71S Опорная часть электрического двигателя с регулируемой частотой вращения
72 Ротор с регулируемой частотой вращения
73 Вал ротора с регулируемой частотой вращения
73o Фланец (соединительная часть со стороны ротора)
74 Отверстие для введения вала
76 Проводник
81 Корпус электрического двигателя с постоянной частотой вращения
82 Основная часть корпуса
83i, 83o Крышка
84 Отверстие
86 Статор с постоянной частотой вращения
91 Охлаждающий вентилятор
Ar Ось
Ao Выходной вал
Ac Входной вал с постоянной частотой вращения
Av Входной вал с регулируемой частотой вращения
100, 100a Устройство преобразования частоты
111 Первый переключатель
112 Второй переключатель
120, 120a Контроллер