Электромеханический вариатор
Полезная модель относится к электродинамическим устройствам для передачи механической энергии от ведущего вала к ведомому и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств в качестве автоматического вариатора скорости и крутящего момента. Электромеханический вариатор выполнен в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя. Вариатор оснащен двумя соосно установленными индукторами с обмотками возбуждения, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, подключенной к своему токосъемному узлу. Обмотку якоря пересекают магнитные потоки обоих индукторов и индуцируют в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу. Ведущий вал вариатора соединен с общим якорем. Один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора. Для обеспечения вращения в одну сторону ведомого и ведущего валов вариатора обмотка возбуждения вращающегося индуктора снабжена токосъемным узлом. Этот узел электрически соединен с независимым источником постоянного тока. Обмотка возбуждения неподвижного индуктора через токосъемный узел якоря электрически соединена с обмоткой якоря. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности вариатора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к электродинамическим устройствам для передачи механической энергии от ведущего вала к ведомому, работающим как в режиме двигателя, так и в режиме генератора и может быть использована в трансмиссиях транспортных средств в качестве автоматического вариатора скорости и крутящего момента.
Известен электромеханический вариатор с ведущим и ведомым валами, выполненный в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя, имеющий два соосно установленных индуктора с обмотками возбуждения, одна из которых электрически соединена с независимым источником постоянного тока, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, пересекаемой магнитными потоками обоих индукторов, индуцирующих в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу, и подключенной к своему токосъемному узлу, причем ведущий вал вариатора соединен с общим якорем, один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора (см. патент SU 157707, кл. Н02К 51/00, опубл. 07.07.1990). Недостатками известного устройства является невозможность его использования для получения вращения ведомого вала в одну сторону с ведущим, а также невозможность подключения дополнительных источников или потребителей энергии.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей вариатора. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что электромеханический вариатор с ведущим и ведомым валами, выполненный в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя, имеющий два соосно установленных индуктора с обмотками возбуждения, одна из которых электрически соединена с независимым источником постоянного тока, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, пересекаемой магнитными потоками обоих индукторов, индуцирующих в ней ЭДС, направленные навстречу друг другу, и подключенной к своему токосъемному узлу, причем ведущий вал вариатора соединен с общим якорем, один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора, для обеспечения вращения в одну сторону ведомого и ведущего валов вариатора обмотка возбуждения вращающегося индуктора снабжена токосъемным узлом, который электрически соединен с независимым источником постоянного тока, а обмотка возбуждения неподвижного индуктора через токосъемный узел якоря электрически соединена с обмоткой якоря. Токосъемный узел якоря может быть выполнен в виде коллектора с щетками или токосъемных колец с щетками и выпрямителем тока. Токосъемный узел вращающегося индуктора может быть выполнен в виде коллектора с щетками или щеток с токосъемными кольцами и оснащен датчиком положения и устройством формирования и подачи питающего напряжения. Через токосъемный узел якоря последовательно или параллельно с обмоткой возбуждения неподвижного индуктора могут быть подключены другие независимые потребители/источники электроэнергии, например, аккумуляторная батарея.
На чертеже схематически изображен предлагаемый вариатор.
Электромеханический вариатор состоит из неподвижного индуктора 1 с обмоткой возбуждения 2, вращающегося якоря 3, соединенного с ведущим валом 4, и вращающегося индуктора 5 с обмоткой возбуждения 6, соединенного с ведомым валом 7. Якорь 3 имеет обмотку 8, секции которой соединены с пластинами коллектора 9. Секции обмотки возбуждения 6 вращающегося индуктора 5 соединены с пластинами коллектора 10. Электрический контакт с пластинами коллектора 9 обеспечивают неподвижные щетки 11, а электрический контакт с пластинами коллектора 10 обеспечивают неподвижные щетки 12.
Направление магнитных потоков неподвижного 1 и вращающегося 5 индукторов противоположно друг другу, что показано стрелками. Независимый источник постоянного тока 13 питает обмотку возбуждения вращающегося индуктора.
Электромеханический вариатор работает следующим образом.
При прохождении постоянного тока от источника 13 через щетки 12 и коллектор 10 по обмотке возбуждения 6 вращающегося индуктора 5, в последнем возникает магнитный поток. При вращении в магнитном потоке индуктора 5 якоря 3 в его обмотке 8 наводится ЭДС, которая через коллектор 9 и щетки 11 вызывает прохождение постоянного тока по обмотке возбуждения 2 неподвижного индуктора 1. Прохождение постоянного тока по обмотке возбуждения 2 неподвижного индуктора 1 вызывает в нем возникновение магнитного потока, направленного против магнитного потока индуктора 5. При вращении в магнитном поле индуктора 1 якоря 3 в его обмотке 8 наводится ЭДС, направленная против ЭДС, индуцируемой магнитным полем индуктора 5, что приводит к уменьшению тока, протекающего по обмотке 8 якоря 3 и по обмотке 2 индуктора 1, уменьшая магнитный поток последнего. В итоге ток в обмотках 8 и 2 устанавливается на таком уровне, чтобы разность ЭДС, наводимых в обмотке 8 якоря 3 от пересечения ею магнитных потоков индукторов 5 и 1, компенсировала электрические потери в обмотках 8 и 2 от прохождения в них постоянного тока. Взаимодействие магнитного потока индуктора 5, связанного с ведомым валом 7, с током, протекающим по обмотке 8 якоря 3, приводит к возникновению вращающего момента на индукторе 5 и он начинает вращаться в одну сторону с вращением якоря 3, связанного с ведущим валом 4 вариатора. При увеличении скорости вращения ведомого вала и связанного с ним индуктора 5 происходит уменьшение относительной скорости пересечения магнитным потоком индуктора 5 обмотки 8 якоря 3. Это приводит к уменьшению составляющей ЭДС, наводимой в обмотке 8 якоря 3 от пересечения ею магнитного потока индуктора 5, что, в свою очередь, уменьшает общую разность ЭДС и уменьшает силу тока, протекающего по обмоткам 8 и 2. В итоге вращающий момент на ведомом валу также уменьшается. Таким образом, в электромеханическом вариаторе реализуется автоматическое уменьшение вращающего момента на ведомом валу с увеличением скорости его вращения.
Если к щеткам 11 подключить дополнительный потребитель электроэнергии, например, аккумуляторную батарею, то электромеханический вариатор будет работать не только как преобразователь крутящего момента, но и как генератор электроэнергии. Если к щеткам 11 подключить дополнительный источник электроэнергии, например, аккумуляторную батарею, то это вызовет дополнительное увеличение мощности и момента на ведомом валу.
Таким образом, полезная модель позволяет расширить функциональные возможности вариатора.
1. Электромеханический вариатор с ведущим и ведомым валами, выполненный в виде электрически связанных между собой генератора и электродвигателя, имеющий два соосно установленных индуктора с обмотками возбуждения, одна из которых электрически соединена с независимым источником постоянного тока, один общий для двигателя и генератора якорь с обмоткой, пересекаемой магнитными потоками обоих индукторов, индуцирующих в ней э.д.с., направленные навстречу друг другу, и подключенной к своему токосъемному узлу, причем ведущий вал вариатора соединен с общим якорем, один из индукторов выполнен неподвижным, а второй индуктор выполнен вращающимся и связан с ведомым валом вариатора, отличающийся тем, что для обеспечения вращения в одну сторону ведомого и ведущего валов вариатора обмотка возбуждения вращающегося индуктора снабжена токосъемным узлом, который электрически соединен с независимым источником постоянного тока, а обмотка возбуждения неподвижного индуктора через токосъемный узел якоря электрически соединена с обмоткой якоря.
2. Электромеханический вариатор по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел якоря выполнен в виде коллектора с щетками или токосъемных колец с щетками и выпрямителем тока.
3. Электромеханический вариатор по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел вращающегося индуктора выполнен в виде коллектора с щетками или щеток с токосъемными кольцами и оснащен датчиком положения и устройством формирования и подачи питающего напряжения.
4. Электромеханический вариатор по п.1, отличающийся тем, что через токосъемный узел якоря последовательно или параллельно с обмоткой возбуждения одного из индукторов подключены другие независимые потребители/источники электроэнергии, например аккумуляторная батарея.
