АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ВОЗДУШНОГО И ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Электропривод воздушного и водного транспорта
Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения воздушного, водного и подводного транспорта, в частности -электрическим приводам винтовых силовых установок с электроприводом от асинхронного двигателя с системой управления им, и может быть использовано в различных областях техники, например, в качестве электропривода в таких транспортных средствах, как самолетов, вертолетов, мультикоптеров, подводных и надводных лодках. Уровень техники
Известны аналоги, относящиеся к авиа- и судостроению (RU №2203719 Cl, опубл. 10.05.2003 г., RU №2506198, опубл. 10.02.2014 г., патент WO 2016022040 А1, опубл. 11.02.2016 г., RU №2526331, опубл. 20.08.2014 г.), которые в качестве привода транспорта наиболее часто используют магнитные и асинхронные электродвигатели.
Среди электроприводов известно несколько аналогов.
Известна совмещенная гребная электрическая установка с асинхронным электродвигателем открытого типа, включающая гребной винт, встроенный в полый цилиндрический ротор, статор с обмотками и подшипниковые щиты (RU №2306656, МПК В63Н 23/24, опубл. 20.09.2007 г.).
Причинами, по которым нельзя достичь технического результата является то, что данная установка имеет сложную конструкцию ротора, который выполнен в виде сборки из трех концентрических цилиндров различной толщины из разных материалов с наперед заданными электромагнитными свойствами.
Известна электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе (RU №2509002, опубл. 10.03.2014 г.), которая содержит первичный тепловой двигатель, асинхронный генератор переменного тока с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, обратимый статический преобразователь частоты.
Причинами, по которым нельзя достичь технического результата является то, что асинхронный двигатель, как электропривод, имеет большой пусковой ток, чувствителен к изменениям параметров в сети, для плавного регулирования скорости понадобиться преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели из сети потребляют реактивную мощность.
Известна гребная электрическая установка, содержащая гребной электродвигатель, вал которого соединен с валом гребного винта через редуктор, источник электропитания, соединенный с гребным электродвигателем через статический преобразователь параметров электроэнергии (RU №2392180, опубл. 20.06.2010 г., МПК В63Н 23/24 - прототип).
Причинами, по которым нельзя достичь технического результата является то, что в данной установке используется редуктор и соединительные муфты, что значительно увеличивает массогабаритные характеристики. Кроме того, электродвигатель обладает всеми недостатками, присущими магнитным (большие пусковые и переходные токи при трогании и ускорении, что приводит к быстрому износу и порче аккумуляторов и ухудшению теплового режима, и недостаточно эффективное возвращение и использование электроэнергии) и асинхронным электродвигателям (имеет малый пусковой и большой спусковой ток, чувствителен к изменениям параметров в сети, для плавного регулирования скорости понадобиться преобразователь частоты).
Известен аналог, который по технической сущности наиболее близок и выбран в качестве прототипа (RU №2507664, опубл. 20.02.2014 г.). Общими признаками являются асинхронный двигатель, включающий в себя две взаимозависимые совмещенные обмотки, одна из которых собрана в «звезду», а вторая - в «треугольник», большего, чем у стандартного двигателя с одной обмоткой, числа фаз и сложения магнитных полей этих двух обмоток. Причинами, по которым нельзя достичь технического результата является то, что данное решение имеет высокие массогабаритные параметры и неудобность конструкции для применения для воздушного и водного транспорта.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической проблемой является разработка электропривода, которая направлена на снижение веса и себестоимости воздушного и водного электротранспорта, повышение его экономичности, исключение механизмов трения на распределение крутящих моментов через передаточные механизмы, снижение шума, повышение пусковых, уменьшение спусковых токов, создание системы управления, позволяющие получить большие моменты и скорости вращения.
Техническим результатом является снижение массогабаритных параметров, шума, повышение надежности, работоспособности и безопасности конструкции транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что электропривод воздушного и водного транспорта, содержащий посаженный на ось вращения асинхронный двигатель, включающий в себя две взаимозависимые совмещенные обмотки, одна из которых собрана в «звезду», а вторая - в «треугольник», большего, чем у стандартного двигателя с одной обмоткой, числа фаз и сложения магнитных полей этих двух обмоток, а на каждом конце оси вращения установлен механизм физического взаимодействия с окружающей средой и электропривод, содержащий асинхронный двигатель, образованный неподвижным статором и взаимодействующим с ним подвижным короткозамкнутым ротором, при этом механизмы взаимодействия с окружающей средой расположены по краям оси.
Сущность технического решения поясняется чертежами:
На фиг. 1 - общий вид электропривода.
На фиг. 2. - продольный разрез электропривода.
На фиг. 3 - блок управления асинхронными двигателями,
где:
1. Механизм физического взаимодействия с окружающей средой.
2. Ось вращения электропривода.
3. Подвижный короткозамкнутый ротор.
4. Неподвижный статор.
5. Взаимозависимые совмещенные обмотки.
6. Крышка.
7. Электропривод.
8. Контроллер.
9. Накопитель энергии.
10. Преобразователи.
11. Жгуты проводов.
Осуществление полезной модели.
Контролер 8 (фиг. 3) через преобразователи 10 подает сигналы на подачу тока с накопителя энергии 9 на электропривод 7 (фиг. 1), возбуждая магнитное поле асинхронного двигателя. В отличие от стандартного расположения статора и ротора, когда ротор находится внутри статора, в конструкции электропривода задействован обратный принцип: статор находится внутри ротора. Неподвижный статор и подвижный короткозамкнутый ротор имеют взаимозависимые совмещенные обмотки и образуют асинхронный двигатель, при этом неподвижный статор и подвижный короткозамкнутый ротор не имеют физического контакта (через щетки, магниты и др.) и взаимодействуют только через магнитное поле.
При установлении магнитного поля подвижный короткозамкнутый ротор 3 (фиг. 2) начинает вращение, создавая тяговое усилие для механизма физического взаимодействия с окружающей средой 1. Для равномерной работы электропривода 7 (фиг. 1) управление им осуществляется через контроллер 8 и преобразователи 10, управляющие подачей тока на электропривод 7, контролирующий скорость и момент их вращения. Отсутствие физического контакта между неподвижным статором 4 фиг. 2 и подвижным короткозамкнутый ротором 3 позволяет практически полностью исключить сопротивление вращению при свободном инерционном ходе (отсутствии подачи энергии). Таким образом, реализован режим авторотации. При рекуперативном торможении электропривода блок управления обеспечивает подзарядку накопителя энергии.