НАГРУЗОЧНОЕ СЕРВОУСТРОЙСТВО ТОПЛИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭТИМ ДВИГАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ВЫВОДА МОЩНОСТИ

1. Нагрузочное сервоустройство топливного двигателя, содержащее электродвигатель с постоянным магнитом, имеющий первый ротор и второй ротор, при этом первый ротор электродвигателя непосредственно соединен с выходным валом топливного двигателя, второй ротор электродвигателя непосредственно соединен с ведущим валом, и мощность передается от первого ротора ко второму ротору через электромагнитную муфту, отличающееся тем, что:
дополнительно содержит сервопривод, который выполнен с возможностью управлять электромагнитным крутящим моментом между первым ротором и вторым ротором согласно заданным условиям, чтобы управлять нагрузкой крутящего момента топливного двигателя и крутящим моментом ведущего вала;
причем на валу первого ротора расположен датчик скорости/положения, а на валу второго ротора расположен датчик положения, чтобы обеспечить сервоуправление крутящего момента; и
на валу ротора установлено токопроводящее контактное кольцо, которое соединяет обмотку якоря с сервоприводом, и на котором смонтирована указанная обмотка.
2. Нагрузочное сервоустройство по п.1, дополнительно содержащее главный блок управления, в котором хранится таблица данных отношения крутящего момента к частоте вращения или функциональная формула отношения рабочей кривой оптимальной эффективности двигателя, в котором сервопривод управляет двигателем для поддержания работы двигателя в соответствии с сохраненным отношением частоты вращения к крутящему моменту.
3. Способ управления топливным двигателем, в котором топливный двигатель снабжен указанным нагрузочным сервоустройством по п.1 или 2, которое соответствует максимальному крутящему моменту и максимальной частоте вращения топливного двигателя, отличающийся тем, что содержит следующие стадии:
(1) контроль в реальном времени частоты вращения первого ротора электродвигателя датчиком скорости/положения при работе топливного двигателя;
(2) главный блок управления получает оптимальный крутящий момент, основанный на сигнале скорости и на согласованных данных частоты вращения - крутящего момента электродвигателя или на формуле отношения частоты вращения к крутящему моменту рабочей кривой оптимальной эффективности, заранее внесенной в память компьютера, и передает полученный крутящий момент сервоприводу крутящего момента как заданное значение крутящего момента;
(3) сервопривод получает направление вектора тока, поступающего в обмотку первого ротора или второго ротора, на основе сигнала относительного положения от первого ротора ко второму ротору, выделенного из сигнала абсолютного положения первого ротора и второго ротора согласно принципу, что ток имеет ту же фазу, что и противоэлектродвижущая сила;
(4) сервопривод получает величину вектора тока, поступающего в обмотку первого ротора или второго ротора, на основе заданного значения крутящего момента, переданного главным блоком управления;
(5) сервопривод определяет величину мгновенного тока соответствующих фазных обмоток на основе полученного направления и величины вектора тока и позволяет двигателю реализовать сервоуправление крутящего момента соответствующим регулированием фазного тока по замкнутому контуру, реализуя величину нагрузки оптимальной нагрузки крутящего момента, соответствующую текущей частоте вращения двигателя, таким образом, что двигатель работает в соответствии с рабочей кривой оптимальной эффективности и в то же время вал второго ротора передает крутящий момент нагрузке; и
(6) главный блок управления и сервопривод повторяют стадии (1)-(5), таким образом динамически получая текущую частоту вращения двигателя и создавая новое заданное значение крутящего момента, основанное на новой текущей частоте вращения и заранее заданных данных кривой оптимальной эффективности, при этом сервопривод крутящего момента передает новый крутящий момент на вал двигателя и обрабатывает следующий крутящий момент, требуемый оптимальной рабочей кривой эффективности двигателя в соответствии с частотой вращения.
4. Устройство вывода мощности, содержащее топливный двигатель и электродвигатель с постоянным магнитом, имеющий первый ротор и второй ротор; первый ротор электродвигателя непосредственно соединен с выходным валом топливного двигателя, второй ротор электродвигателя непосредственно соединен с ведущим валом, при этом мощность передается от первого ротора ко второму ротору через электромагнитную муфту, отличающееся тем, что:
электродвигатель, который приводит в движение сервопривод, передает нагрузку крутящего момента, соответствующую рабочей кривой оптимальной эффективности при текущей частоте вращения, топливному двигателю через первый ротор.
5. Устройство вывода мощности по п.4, в котором величина выходного крутящего момента электродвигателя, управляемого сервоприводом, определяется главным блоком управления на основе текущей частоты вращения топливного двигателя и рабочей кривой оптимальной эффективности двигателя, сохраненной в блоке управления.
6. Устройство вывода мощности по п.5, в котором главный блок управления определяет величину выходного крутящего момента электродвигателя из отношения крутящего момента к частоте вращения топливного двигателя и рабочей кривой оптимальной эффективности, хранящейся в указанном блоке управления, или вычисляет эту величину по формуле отношения функций, основанной на текущих рабочих параметрах топливного двигателя.
7. Устройство вывода мощности по п.4, в котором, когда электродвигатель прилагает соответствующий крутящий момент нагрузки через первый ротор к топливному двигателю, выходной вал второго ротора электродвигателя выдает равный крутящий момент на внешнюю нагрузку, при этом направление крутящего момента совпадает с направлением вращения топливного двигателя.
8. Устройство вывода мощности по п.4, в котором, когда частота вращения двигателя выше частоты вращения ведомого вала второго ротора, одна часть механической энергии от двигателя передается непосредственно электромагнитной передачей от первого ротора ко второму ротору, а другая часть этой механической энергии преобразуется в электроэнергию, которая передается к нагрузке через сервопривод электродвигателя.
9. Устройство вывода мощности по п.4, в котором, когда частота вращения двигателя равна частоте вращения ведомого вала второго ротора, вся механическая энергия двигателя передается электромагнитной передачей от первого ротора ко второму ротору.
10. Устройство вывода мощности по п.4, в котором, когда частота вращения двигателя ниже частоты вращения ведомого вала второго ротора, вся механическая энергия двигателя передается от первого ротора ко второму ротору через электромагнитную муфту, и сервопривод дополнительно преобразует дополнительную электроэнергию в механическую энергию, управляя электродвигателем и прилагая преобразованную механическую энергию к выходному валу, чтобы вывести эту энергию.