Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение крутящего момента и оборотов ведомого вала электродвигателя. Технический результат заключается в обеспечении оптимальных разгонных характеристик устройства, повышении коэффициента полезного действия и упрощении управления. Согласно изобретению в электродвигателе в качестве преобразователя передаточного отношения используют дифференциальную передачу, имеющую один вход и два выхода. Вход передачи соединен с ротором электродвигателя. Один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя. Изменением скорости вращения ведомого вала управляют, изменяя электрическую нагрузку в цепи второго ротора. 1 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение оборотов ведомого вала с изменением крутящего момента электродвигателя.
Известны различные пути изменения оборотов вала электродвигателя переменного тока. Основным способом плавного изменения оборотов является управление частотой питающего переменного тока с использованием преобразователей частоты. Этот способ описан в литературе. Например: Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград. Энергия, 1978, стр.571-572. Электродвигатель с двумя роторами с возможностью управления оборотами выходного вала описан также в патенте №2345468, заявка на патент №2010120484.
Недостатком способа управления частотой тока является большая стоимость преобразователей, их сложность, низкий КПД, ненадежность и то, что для преобразователей для электродвигателей большой мощности пока не создана надежная элементная база. Недостатком способа, описанного в патенте №2345468, является отсутствие возможности многократного увеличения крутящего момента на выходном валу при разгоне, недостатком механизма, описанного в заявке №2010120484 является его сложность, обусловленная наличием обгонной муфты.
Задачей изобретения является осуществление плавного изменения оборотов ведомого вала устройства с изменением передаточного отношения и крутящего момента в широком диапазоне скоростей в зависимости от нагрузки при оптимальном режиме вращения ротора электродвигателя на постоянных оптимальных оборотах и, как результат, достижение оптимальности разгонных характеристик, повышение коэффициента полезного действия, удешевление производства и упрощение управления.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению в электродвигателе в качестве преобразователя передаточного отношения используют дифференциальную передачу любого известного типа, имеющую один вход и два выхода, вход которой соединен с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя и при их взаимном вращении вырабатывает электроэнергию, а сила, возникающая при этом, изменением которой изменяя индуктивную связь между роторами можно управлять темпом разгона и скоростью вращения ведомого вала, частично блокируя передачу, стремится уменьшить взаимное относительное противоположное вращение ротора электродвигателя и второго ротора. При вращении ротора электродвигателя, соединенного с одним из центральных колес, вращение передается через пары сателлитов, свободно вращающиеся на водиле, жестко соединенные между собой, на второе центральное колесо, которое соединено с ведомым валом, а водило соединено со вторым ротором, индуктивно связанным с ротором электродвигателя, который при его вращении наводит во втором роторе электродвижущую силу и при наличии регулируемой нагрузки в его цепи с регулируемой силой частично блокирует передачу, увлекая второй ротор, заставляя весь дифференциальный механизм вращаться вокруг своей оси, стремясь уменьшить взаимное относительное вращение между роторами. Это приводит к увеличению оборотов ведомого вала и к возможности управления темпом изменения его оборотов, которые могут изменяться при изменении соотношения крутящего момента, зависящего от величины электрической нагрузки в цепи второго ротора и крутящего момента на ведомом валу, что позволяет при постоянных оптимальных оборотах ротора электродвигателя изменять в зависимости от нагрузки крутящий момент и обороты ведомого вала. При разгоне при наличии нагрузки на ведомом валу водило, соединенное со вторым ротором стремится к вращению в обратную сторону. Этому препятствует сила, увлекающая второй ротор, связанный с ротором электродвигателя индуктивно, так, как это происходит в электромагнитных муфтах. При изменении нагрузки на ведомом валу второй ротор будет стремиться к обратному вращению в соответствии с ее величиной, а сила между роторами увлекает второй ротор за ротором электродвигателя, препятствуя этому, и определяется электрической нагрузкой в цепи второго ротора. Обороты ведомого вала и крутящий момент также изменяются в соответствии с установленным балансом между силой, связывающей оба ротора, и величиной нагрузки на ведомом валу, а обороты ротора электродвигателя остаются оптимальными и неизменными.
Изобретение поясняется чертежом. Ротор электродвигателя 1 свободно вращается на валу, а его обмотка 2 связана индуктивно с обмоткой статора 3 и индуктивно связана с обмоткой второго ротора 4, установленной на водиле 5 дифференциальной передачи, иа котором установлены пары сателлитов 6 и 7, обкатывающиеся по двум центральным колесам различного диаметра 8 и 9. Центральное колесо 8 соединено с ведомым валом 10, а центральное колесо 9 свободно вращается на валу, но соединено с ротором электродвигателя 1. При вращении ротора электродвигателя 1, который передает вращение на центральное колесо 9, сателлиты вращают центральное колесо 8, а сила реакции стремится вращать водило 5 в сторону, обратную вращению ротора 1. Ток, который вырабатывается во втором роторе 4 при взаимном вращении ротора 1 и водила 5, на котором установлен второй ротор, увлекает второй ротор и водило дифференциала за ротором электродвигателя 1 с силой, пропорциональной электрической нагрузке в цепи второго ротора. Это приводит к замедлению качения сателлитов по центральным колесам, к уменьшению передаточного отношения и к разгону ведомого вала 10. При увеличении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается величина силы, увлекающей его за ротором электродвигателя, темп разгона выходного вала увеличивается. При уменьшении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается проскальзывание между роторами, передаточное отношение увеличивается, скорость ведомого вала уменьшается. При постоянной электрической нагрузке в цепи второго ротора изменение нагрузки на ведомом валу приводит к изменению оборотов и крутящего момента ведомого вала.
Двухроторный электродвигатель с переменными оборотами и крутящим моментом, в котором в качестве преобразователя передаточного отношения используют дифференциальную передачу, имеющую один вход и два выхода, передающих различный крутящий момент, отличающийся тем, что вход дифференциальной передачи соединен с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, индуктивно связанным с ротором электродвигателя, при этом крутящим моментом и изменением скорости вращения ведомого вала электродвигателя управляют, изменяя электрическую нагрузку в цепи второго ротора.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение оборотов ведомого вала с изменением крутящего момента электродвигателя.
Известны различные пути изменения оборотов вала электродвигателя переменного тока. Основным способом плавного изменения оборотов является управление частотой питающего переменного тока с использованием преобразователей частоты. Этот способ описан в литературе. Например: Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград. Энергия, 1978, стр.571-572. Электродвигатель с двумя роторами с возможностью управления оборотами выходного вала описан также в патенте №2345468, заявка на патент №2010120484.
Недостатком способа управления частотой тока является большая стоимость преобразователей, их сложность, низкий КПД, ненадежность и то, что для преобразователей для электродвигателей большой мощности пока не создана надежная элементная база. Недостатком способа, описанного в патенте №2345468, является отсутствие возможности многократного увеличения крутящего момента на выходном валу при разгоне, недостатком механизма, описанного в заявке №2010120484 является его сложность, обусловленная наличием обгонной муфты.
Задачей изобретения является осуществление плавного изменения оборотов ведомого вала устройства с изменением передаточного отношения и крутящего момента в широком диапазоне скоростей в зависимости от нагрузки при оптимальном режиме вращения ротора электродвигателя на постоянных оптимальных оборотах и, как результат, достижение оптимальности разгонных характеристик, повышение коэффициента полезного действия, удешевление производства и упрощение управления.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению в электродвигателе в качестве преобразователя передаточного отношения используют дифференциальную передачу любого известного типа, имеющую один вход и два выхода, вход которой соединен с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя и при их взаимном вращении вырабатывает электроэнергию, а сила, возникающая при этом, изменением которой изменяя индуктивную связь между роторами можно управлять темпом разгона и скоростью вращения ведомого вала, частично блокируя передачу, стремится уменьшить взаимное относительное противоположное вращение ротора электродвигателя и второго ротора. При вращении ротора электродвигателя, соединенного с одним из центральных колес, вращение передается через пары сателлитов, свободно вращающиеся на водиле, жестко соединенные между собой, на второе центральное колесо, которое соединено с ведомым валом, а водило соединено со вторым ротором, индуктивно связанным с ротором электродвигателя, который при его вращении наводит во втором роторе электродвижущую силу и при наличии регулируемой нагрузки в его цепи с регулируемой силой частично блокирует передачу, увлекая второй ротор, заставляя весь дифференциальный механизм вращаться вокруг своей оси, стремясь уменьшить взаимное относительное вращение между роторами. Это приводит к увеличению оборотов ведомого вала и к возможности управления темпом изменения его оборотов, которые могут изменяться при изменении соотношения крутящего момента, зависящего от величины электрической нагрузки в цепи второго ротора и крутящего момента на ведомом валу, что позволяет при постоянных оптимальных оборотах ротора электродвигателя изменять в зависимости от нагрузки крутящий момент и обороты ведомого вала. При разгоне при наличии нагрузки на ведомом валу водило, соединенное со вторым ротором стремится к вращению в обратную сторону. Этому препятствует сила, увлекающая второй ротор, связанный с ротором электродвигателя индуктивно, так, как это происходит в электромагнитных муфтах. При изменении нагрузки на ведомом валу второй ротор будет стремиться к обратному вращению в соответствии с ее величиной, а сила между роторами увлекает второй ротор за ротором электродвигателя, препятствуя этому, и определяется электрической нагрузкой в цепи второго ротора. Обороты ведомого вала и крутящий момент также изменяются в соответствии с установленным балансом между силой, связывающей оба ротора, и величиной нагрузки на ведомом валу, а обороты ротора электродвигателя остаются оптимальными и неизменными.
Изобретение поясняется чертежом. Ротор электродвигателя 1 свободно вращается на валу, а его обмотка 2 связана индуктивно с обмоткой статора 3 и индуктивно связана с обмоткой второго ротора 4, установленной на водиле 5 дифференциальной передачи, иа котором установлены пары сателлитов 6 и 7, обкатывающиеся по двум центральным колесам различного диаметра 8 и 9. Центральное колесо 8 соединено с ведомым валом 10, а центральное колесо 9 свободно вращается на валу, но соединено с ротором электродвигателя 1. При вращении ротора электродвигателя 1, который передает вращение на центральное колесо 9, сателлиты вращают центральное колесо 8, а сила реакции стремится вращать водило 5 в сторону, обратную вращению ротора 1. Ток, который вырабатывается во втором роторе 4 при взаимном вращении ротора 1 и водила 5, на котором установлен второй ротор, увлекает второй ротор и водило дифференциала за ротором электродвигателя 1 с силой, пропорциональной электрической нагрузке в цепи второго ротора. Это приводит к замедлению качения сателлитов по центральным колесам, к уменьшению передаточного отношения и к разгону ведомого вала 10. При увеличении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается величина силы, увлекающей его за ротором электродвигателя, темп разгона выходного вала увеличивается. При уменьшении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается проскальзывание между роторами, передаточное отношение увеличивается, скорость ведомого вала уменьшается. При постоянной электрической нагрузке в цепи второго ротора изменение нагрузки на ведомом валу приводит к изменению оборотов и крутящего момента ведомого вала.
edrid.ru
Изобретение относится к лопаточным двигателям и может использоваться на транспорте. Двигатель содержит рабочий ротор, на котором крепится рабочая лопатка, и изолирующий ротор, отделяющий камеру сгорания от выхлопного отверстия, имеющий впадину, в которую входит лопатка при вращении, объединенные в одном корпусе. Изолирующий ротор приводится во вращение посредством входящих в зубчатое зацепление синхронизирующих шестерен, устанавливаемых на валах роторов вне корпуса. Уменьшение работы сжатия воздуха, поступающего в камеру сгорания, осуществляется путем создания разрежения между лопаткой и изолирующим ротором при выходе рабочей лопатки из впадины изолирующего ротора. Рабочая лопатка располагается в камере сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность работы двигателя. 1 ил.
Изобретение относится к лопастным двигателям и может использоваться на транспорте.
Известен газотурбинный двигатель непрерывного действия, содержащий компрессор, камеру сгорания и газовую турбину, в котором горение топлива происходит при постоянном давлении. (Паровые и газовые турбоустановки, Москва, 1988, с. 297). Недостаток газотурбинного двигателя с непрерывным горением состоит в расходе большей части работы на сжатие воздуха в компрессоре. Известен роторный двигатель, содержащий корпус, вал, рабочий и изолирующий роторы, расположенные внутри корпуса кольцевую камеру сгорания, впускной патрубок с клапаном и выхлопной патрубок, прикрепленные к корпусу, рабочую лопатку, закрепленную на рабочем роторе и плотно перекрывающую сечение камеры сгорания, причем изолирующий ротор имеет впадину и отделяет камеру сгорания от выхлопного отверстия, причем роторы вращаются в противоположных направлениях (см.кн: Е.М.Акатов, В.С.Бологов, В.К.Горбатый, Г.Л.Ячевский "Судовые роторные двигатели, изд-во "Судостроение", Ленинград, 1967, стр. 32, 34, 35, рис. 7(а). Недостатком указанного двигателя является неэкономичная работа. Изобретение направлено на повышение эффективности лопастного двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двухроторный двигатель содержит корпус, вал, рабочий и изолирующий роторы, расположенные внутри корпуса кольцевую камеру сгорания, впускной патрубок с клапаном и выхлопной патрубок, прикрепленные к корпусу, рабочую лопатку, закрепленную на рабочем роторе и плотно перекрывающую сечение камеры сгорания, причем изолирующий ротор имеет впадину и отделяет камеру сгорания от выхлопного отверстия, причем роторы вращаются в противоположных направлениях, двигатель снабжен окнами во впадине изолирующего ротора клапанами, изготовленными в полости изолирующего ротора, турбиной, вращаемой выхлопными газами, компрессором, приводимым в действие турбиной, вторыми рабочей лопаткой и впадиной, форкамерой, расположенной внутри изолирующего ротора, имеющего диаметр, равный 1/2 диаметра окружности, ограничивающей вершины лопаток, причем роторы барабанного типа вращаются с помощью синхронизирующих шестеренок, расположенных снаружи корпуса. Сущность изобретения поясняется чертежом. Двухроторный двигатель содержит корпус 1, внутри которого располагаются два ротора барабанного типа: рабочий ротор 2, на котором крепится рабочая лопатка 3, плотно перекрывающая сечение камеры сгорания и изолирующий ротор 4, отделяющий камеру сгорания от выхлопного отверстия, имеющий впадину 5, в которую входит рабочая лопатка 3 при вращении. Замкнутое пространство внутри корпуса образует кольцевую камеру сгорания 6. К корпусу 1 крепятся впускной патрубок 7 с клапаном 8 и выхлопной патрубок 9. Работа двухроторного двигателя заключается в следующем. Рабочий 2 и изолирующий роторы 4 вращаются в противоположных направлениях, внутри корпуса 1, например, с помощью синхронизирующих шестерен, расположенных снаружи корпуса, при этом боковые поверхности роторов соприкасаются и катятся одна по другой без скольжения. После выхода рабочей лопатки 3 на впадины изолирующего ротора 5 в камере сгорания 6 между ней и изолирующим ротором создается разрежение. В зону разрежения через впускной клапан 8 подается топливная смесь и производится ее воспламенение. Образующееся в процессе сгорания топлива рабочее тело, расширяясь, совершает работу, направленную на вращение ротора 2. Удаление продуктов сгорания осуществляется через постоянно открытое выхлопное отверстие посредством рабочей лопатки 3, выталкивающей отработавшие газы предыдущего цикла. Сжатие воздуха, поступающего в камеру сгорания, может осуществляться с помощью компрессора, приводимого в действие турбиной, вращаемой выхлопными газами, или устанавливаемого на валу двигателя, или аналогичным двухроторному двигателю по устройству нагнетателем. Для улучшения смесеобразования возможно применение форкамеры. Охлаждение двигателя может быть водяным или воздушным. Двухроторный двигатель может иметь несколько камер сгорания, располагаемых, например, последовательно на валу. В одной камере сгорания могут устанавливаться две рабочие лопатки, при этом изолирующий ротор должен иметь две впадины или иметь диаметр, равный 1/2 диаметра окружности, ограничивающей вершины лопаток. Подача сжатого воздуха от компрессора в камеру сгорания может производиться через окна во впадине изолирующего ротора по каналам, изготовленным в полости этого ротора, что позволит повысить эффективность его подачи за счет действия центробежных сил на воздух, находящийся в каналах ротора. Через изолирующий ротор может подаваться воздух для продувки и охлаждения. Внутри изолирующего ротора может располагаться камера сгорания или форкамера, сжигание топлива в которой производится во время выхода лопатки из впадины, что позволит увеличить крутящий момент за счет силы реакции, возникающей при истечении рабочего тела. Устройство, подобное двухроторному двигателю (без впускных клапанов), могут иметь компрессоры и насосы. Расположение рабочего органа в камере сгорания позволит создавать разрежение в камере сгорания во время подачи воздуха (топливной смеси) и за счет этого уменьшить работу сжатия воздуха, улучшить массогабаритные показатели двигателя, увеличить коэффициент полезного действия.Формула изобретения
Роторный двигатель, содержащий корпус, вал, рабочий и изолирующий роторы, расположенные внутри корпуса, кольцевую камеру сгорания, впускной патрубок с клапаном и выхлопной патрубок, прикрепленные к корпусу, рабочую лопатку, закрепленную на рабочем роторе и плотно перекрывающую сечение камеры сгорания, причем изолирующий ротор имеет впадину и отделяет камеру сгорания от выхлопного отверстия, причем роторы вращаются в противоположных направлениях, отличающийся тем, что он снабжен окнами во впадине изолирующего ротора, каналами, изготовленными в полости изолирующего ротора, турбиной, вращаемой выхлопными газами, компрессором, приводимым в действие турбиной, вторыми рабочей лопаткой и впадиной, форкамерой, расположенной внутри изолирующего ротора, имеющего диаметр, равный 1/2 диаметра окружности, ограничивающей вершины лопаток, причем роторы барабанного типа вращаются с помощью синхронизирующих шестеренок, расположенных снаружи корпуса.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 23. 05. 79 (21) 2769108/24-07 с присоединением заявки ре (23) Приоритет(51)М. Кл.
Н 02 К 17/32
Гаеударетвсииый коиитвт
СССР по делом изабретеиий и открытий
Опубликовано 15.01,82. Бктллетень М 2
Дата опубликования описания 15 .0 1. 82 (53) УДК621. 313.
° 333(088.8) з (72) Авторы изобретения
M.Н.Филатов и В.Н.Цой
Фрунзенский политехнический институт (71) Заявитель (54) ДВУХРОТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВ11ГАТЕЛЬ
Изобретение относится к двухроторным асинхронным электродвигателям.
Известны двухроторные асинхронные электродвигатели с концентрично расположенными роторами 11 ), Недостатком таких электродвигате5 лей является невозможность плавного разгона рабочего механизма с большими маховыми массами.
Наиболее близкими по технической
10 сущности к предлагаемому являются электродвигатели с концентрично расположенными ротррами, у которых внутренний ротор свободно вращается на подшипниках (2 1.
Недостатком этих электродвигателей является невозможность работы при больших скольжениях.
Цель изобретения — получение плавного разгона двигателя при больших маховых массах и работы при больших скольжениях.
Эта цель достигается тем,что на торцовых поверхностях внутреннего
2 ротора и внутренних поверхностях внешнего ротора выполнены выемки и радиально расположенные лопатки, причем полости между роторами заполнены жидкостью.
На чертеже изображен двигатель, продольный разрез.
Двигатель содержит пакет статора
1 с обмоткой, внешний полый ротор 2, на внутренних поверхностях которого выполнены выемки и радиальные лопатки 3 и 4. Этот ротор размещен на валу 5, который вращается в подшипниках 6 и 7. Внутренний ротор 8 содержит на торцовых поверхностях выемки и радиальные лопатки 9 и 10, расположенные напротив лопаток внешнего ротора. Полость 11 между роторами заполнена жидкостью.
Электродвигатель работает следующим образом.
При включении двигателя в сеть и моменте сопротивления на валу дви" гателя большем, чем момент, развиформула изобретения
Составитель В. Краснов
Техред И. Рейвес Корректор Л. Оеньо
Редактор М. Петрова
Тираж 718 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 11965/72 филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4
3 89856 ваемый внешним ротором, вначале начинает вращаться внутренний ротор, при этом жидкость, заполняющая полость между роторами воздействует на лопатки внешнего ротора,,передавая на него крутящий момент, и вал двигателя начинает вращение.
Предлагаемая конструкция двигателя позволяет в одном устройстве сочетать положительные свойства элект- 10 родвигателя и гидравлической муфты.
Двухроторный электродвигатель, со-1з держащий корпус, пакет статора с об- моткой, внешний полый ротор, жестко связанный с валом двигателя, и концентрично ему расположенный
3 ф внутренний ротор, насаженный на подшипники, отличающийся тем, что, с целью обеспечения плавного разгона рабочего вала при больших маховых массах и работы при больших скольжениях, на торцовых поверхностях внутреннего ротора, например, выполненного массивным, и внутренних торцовых поверхностях внешнего ротора выполнены выемки и радиально расположенные лопатки, причем пространство между роторами заполнено жидкостью.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США Ю3445699,кл.310-125, 1969.
2. Патент ГДР и 18393, кл 21 с 55/01 1957
www.findpatent.ru
Двухроторный газотурбинный двигатель содержит систему наддува опор, включающую питающий воздуховод с воздухозаборником, полости наддува опор компрессора низкого давления и компрессора высокого давления и полость наддува опор турбин, сообщенные через подвижные уплотнения с газовоздушным трактом двигателя и с полостями маслосистемы. Питающий воздуховод выполнен единым для всей системы наддува опор двигателя. Его воздухозаборник снабжен клапаном переключения с, по меньшей мере, двумя входами, разнесенными вдоль газовоздушного тракта. Воздуховод, проходящий через цапфу компрессора низкого давления, оснащен дроссельным пакетом. Полость наддува опор турбины сообщена с воздуховодом турбины и с полостью наддува передней опоры компрессора высокого давления через дополнительные воздуховоды. Осуществление изобретения позволяет повысить устойчивость и КПД двигателя. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относятся к опорам газотурбинных двигателей, а именно к системам их наддува.
Известен газотурбинный двигатель, в котором система наддува выполнена в виде автономных подводов воздуха к опорам от источника питания, при этом источник питания представляет собой эжекторное устройство, отбор эжектирующего воздуха производится от одной из ступеней компрессора, каждая опора оснащена полостью наддува, подвижным уплотнением, масляной полостью и подводящим воздуховодом, сообщенным с эжектором [1]. Основным недостатком этого изобретения является наличие эжекторного устройства, которое не обеспечивает оптимальных давлений в полостях наддува во всем диапазоне работы двигателя. Другим недостатком этого решения является то, что источник наддува связан с полостями наддува только автономными воздуховодами, проходящими через стенки и опоры, что в реальных конструкциях бывает очень трудно осуществить. Оба недостатка приводят к тому, что изобретение можно реализовать в ограниченном числе конструкций. Частично эти недостатки устранены в другом техническом решении, а именно, в двухроторном газотурбинном двигателе, система наддува опор которого включает два питающих воздуховода со своими воздухозаборниками, полости наддува опор компрессора низкого давления и компрессора высокого давления и полость наддува опор турбины, сообщенные через свои подвижные уплотнения с газовоздушным трактом двигателя и с полостями маслосистемы, при этом один из питающих воздуховодов сообщен с полостью наддува компрессора низкого давления, а последняя через воздуховод, выполненный в виде отверстий в цапфе компрессора низкого давления, соединена с воздуховодом турбины [2]. В этом решении осталось только два питающих воздуховода, имеющих входы, размещенные в газовоздушном тракте за компрессором низкого давления. Размещение входов питающих воздуховодов только в тракте за компрессором низкого давления не всегда обеспечивает достаточный уровень давления в полостях наддува опор на режиме малого газа и режимах, близких к нему. Это может приводить к выбросу масла из опор двигателя в газовоздушный тракт двигателя и внутренние полости роторов. С другой стороны, при выходе двигателя на рабочие режимы, когда давление в тракте за компрессором низкого давления возрастает, увеличиваются протечки воздуха из полостей наддува в маслосистему и газовоздушный тракт двигателя, а также увеличивается износ подвижных уплотнений маслосистемы, если они выполнены в виде графитовых уплотнений. Повышение протечки воздуха в маслосистему перегружает систему сепарации масла и увеличивают выброс масла в атмосферу. Повышение протечек воздуха в газовоздушный тракт двигателя снижает эффективность компрессоров и турбины, снижается КПД и газодинамическая устойчивость двигателя. Наличие двух питающих воздуховода, сообщенных с одним источником питания, не позволяет реализовать схему питания полостей наддува опор от различных источников питания. Задачей изобретения является создание единой централизованной системы наддува опор всего двигателя со вводом в двигатель одного питающего воздуховода при недопущении попадания масла из маслосистемы в газовоздушный тракт двигателя на всех режимах эксплуатации двигателя, причем на дроссельных режимах, близких к режиму малого газа, осуществлять это за счет создания избыточного давления в полостях наддува по отношению к давлению в газовоздушном тракте в районе этих опор, а с другой стороны на рабочих режимах обеспечить в полостях наддува такой уровень давления и температуры воздуха, которые бы давали минимальные протечки из этих полостей в маслосистему и в газовоздушный тракт двигателя за счет подачи воздуха в эти полости от разных источников и с одновременным его малым дросселированием на режимах малого газа и существенным дросселированием на рабочих режимах. Указанная задача достигается тем, что в двухроторном газотурбинном двигателе, система наддува опор которого включает питающий воздуховод с воздухозаборником, полости наддува опор компрессора низкого давления и компрессора высокого давления и полость наддува опор турбины, сообщенные через подвижные уплотнения с газовоздушным трактом двигателя и с полостями маслосистемы, при этом питающий воздуховод сообщен с полостью наддува компрессора низкого давления, а последняя через воздуховод, выполненный в виде отверстий в цапфе компрессора низкого давления, соединена с воздуховодом турбины, в нем питающий воздуховод выполнен единым для всей системы наддува опор двигателя, его воздухозаборник снабжен клапаном переключения с, по меньшей мере, двумя входами, разнесенными вдоль газовоздушного тракта, воздуховод, проходящий через цапфу компрессора низкого давления, оснащен дроссельным пакетом, полость наддува опор турбины сообщена с воздуховодом турбины и с полостью наддува передней опоры компрессора высокого давления через дополнительные воздуховоды. Новым здесь является то, что питающий воздуховод выполнен единым для всей системы наддува опор двигателя, его воздухозаборник снабжен клапаном переключения с, по меньшей мере, двумя входами, разнесенными вдоль газовоздушного тракта, воздуховод, проходящий через цапфу компрессора низкого давления, оснащен дроссельным пакетом, полость наддува опор турбины сообщена с воздуховодом турбины и с полостью наддува передней опоры компрессора высокого давления через дополнительные воздуховоды. Один из входов клапана переключения может быть размещен в районе компрессора высокого давления, а другой, выполненный в виде приемника полного давления, установлен в газодинамическом тракте за компрессором низкого давления. Клапан переключения может быть выполнен двухпозиционным нормально открытым для входа от компрессора высокого давления. Для двигателей, имеющих переднюю опору компрессора низкого давления, воздуховод, выполненный в цапфе компрессора низкого давления, сообщен дополнительным воздуховодом с полостью наддува передней опоры, причем дополнительный воздуховод выполнен в виде центрального трубопровода. Полости маслосистемы могут быть дополнительно оснащены предмасляными полостями, клапаном суфлирования с воздуховодами и подвижными уплотнениями, при этом предмасляные полости сообщены с одноименными полостями наддува и полостями маслосистемы через подвижное уплотнение, предмасляные полости компрессоров низкого и высокого давлений сообщены воздуховодами с клапаном суфлирования компрессора, а предмасляные полости турбины - с клапаном суфлирования турбины. Выполнив питающий воздуховод единым для всей системы наддува опор, мы создаем условия для централизованной системы наддува опор, что делает ее более управляемой. При этом газовоздушный тракт меньше пересекается питающими воздуховодами, а значит его гидравлическое сопротивление уменьшается. Упрощается и конструкция корпусов, через которые должен пройти питающий воздуховод. Снабдив воздухозаборник питающего воздуховода клапаном переключения, входы которого размещены, по меньше мере, в двух разнесенных по длине точках газовоздушного тракта двигателя, мы обеспечиваем высокий уровень давления во всех полостях наддува опор двигателя на режимах, близких к малому газу, за счет размещения входа переключающего клапана в газовоздушном тракте компрессора высокого давления. А при перекладке клапана переключения в положение, связывающим его вход с газовоздушным трактом компрессора низкого давления мы обеспечиваем приемлемый уровень давления и температур в полостях наддува опор двигателя и на всех остальных режимах работы двигателя. Сообщив воздуховод турбины, ранее уже связанный через отверстия в цапфе компрессора низкого давления с выходом клапана переключения, с межвальной полостью и полостью наддува передней опоры компрессора высокого давления через дополнительные воздуховоды, мы завершаем создание единой централизованной системы наддува опор всего двигателя. Оснастив воздуховод, проходящий через отверстия в цапфе компрессора низкого давления, дроссельным пакетом, мы создаем из отверстий в цапфе и этого дроссельного пакета единое регулирующее устройство, позволяющее нам осуществлять реализацию нужной нам расходной характеристики подаваемого воздуха к опорам компрессоров и турбины в широком диапазоне режимов работы двигателя - от малого газа до максимала и в случае необходимости, не трогая отверстий в цапфе, только за счет изменения геометрических характеристик дроссельного пакета получать нужную для конкретного двигателя расходную характеристику регулирующего устройства. Следует отметить, что на рабочих режимах в полости наддува опоры компрессора высокого давления с помощью дроссельного пакета мы имеем возможность получить в этой полости минимальный перепад относительно давления в газовоздушном тракте на входе в рабочее колесо компрессора высокого давления, что приводит к повышению газодинамической устойчивости и КПД компрессора высокого давления. Выполнив клапан переключения двухпозиционным нормально открытым для входа от компрессора высокого давления, мы задаем конкретные режимы работы системы наддува опор двигателя. Для двигателей, имеющих переднюю опору компрессора низкого давления, сообщив воздуховод, выполненный в цапфе компрессора низкого давления, дополнительным воздуховодом с полостью наддува передней опоры, мы вводим полость наддува передней опоры компрессора низкого давления в единую централизованную систему наддува опор всего двигателя. Это позволяет снизить протечки из системы наддува в газодинамический тракт в районе входа в компрессор низкого давления и, тем самым, улучшить газодинамическую устойчивость и повысить КПД компрессора низкого давления. А выполнив дополнительный воздуховод в виде центрального трубопровода, мы исключаем влияние более горячего питающего воздуха на температурное состояние дисков ротора компрессора низкого давления, что дополнительно увеличивает вышеупомянутый эффект. Оснастив полости маслосистемы дополнительно предмасляными полостями, клапаном суфлирования с воздуховодами и подвижными уплотнениями, при этом предмасляные полости сообщив с одноименными полостями наддува и полостями маслосистемы через подвижное уплотнение, предмасляные полости компрессоров низкого и высокого давления сообщив воздуховодами с клапаном суфлирования компрессора, а предмасляные полости турбин с клапаном суфлирования турбин, мы дополнительно улучшаем закон подачи питающего воздуха к опорам двигателя. На фиг. 1 показан продольный разрез двигателя; на фиг. 2 - задняя опора компрессора низкого давления с дроссельным пакетом; на фиг. 3 - передняя опора компрессора высокого давления. Двухроторный газотурбинный двигатель содержит компрессор низкого давления 1 с передней 2 и задней 3 опорами, компрессор высокого давления 4 с передней опорой 5 и турбину 6 с опорами 7. Система наддува опор содержит полости наддува 8 и 9 опор 2 и 3 компрессора низкого давления 1, полость наддува 10 передней опоры 5 компрессора высокого давления 4 и полости наддува 11 опор 7 турбин 6. Питающий воздуховод 12 выполнен единым для всей системы наддува - его воздухозаборник 13 снабжен клапаном переключения 14, у которого имеется два входа 15 и 16, разнесенные вдоль газовоздушного тракта 17 двигателя, причем один из входов 15 клапана переключения 14 размещен в районе компрессора высокого давления 4, а другой вход 16, выполненный в виде приемника полного давления, установлен в газовоздушном тракте 17 за компрессором низкого давления 1. Питающий воздуховод 12 сообщен с полостью наддува 9 задней опоры 3 компрессора низкого давления 1, а последняя через воздуховод 18, выполненный в виде отверстий 19 в цапфе 20 компрессора низкого давления 1 и дроссельного пакета 21, соединена с воздуховодом турбин 22. Полость наддува 11 опор 7 турбин 6 сообщена с воздуховодом турбин 22 и с полостью наддува 10 передней опоры 5 компрессора высокого давления 4 через дополнительные воздуховоды 23 и 24. Воздуховод 18 сообщен дополнительным воздуховодом 25, выполненным в виде центрального трубопровода 26, с полостью наддува 8 передней опоры 2. Полости наддува 6, 9, 10 и 11 сообщены через подвижные уплотнения 27, 28, 29 и 30 с газовоздушным трактом двигателя 17 и через подвижные уплотнения 31, 32, 33 и 34 с полостями 35, 36 и 37 маслосистемы 38. П олости 35, 36 и 37 маслосистемы 38 дополнительно оснащены предмасляными полостями 39, 40, 41 и 42 и клапанами суфлирования 43 и 44 с воздуховодами 45, 46 и 47 и подвижными уплотнениями 48, 49, 50 и 51, при этом предмасляные полости 39, 40, 41 и 42 сообщены с одноименными полостями наддува 6, 9, 10 и 11 и полостями маслосистемы 35, 36 и 37 через подвижные уплотнения 31, 32, 33, 34, 48, 49, 50 и 51. Предмасляные полости 39, 40 и 41 компрессоров низкого 1 и высокого давления 4 сообщены воздуховодами 45 и 46 с клапаном суфлирования компрессора 43, а предмасляные полости 42 турбины 6 - с клапаном суфлирования 44 турбин 6. Ротор турбины высокого давления 52 и ротор турбины низкого давления 53 соединены валами 54 и 55 соответственно с ротором компрессора высокого давления 4 и с ротором компрессора низкого давления 1. Двигатель работает следующим образом. На режиме малого газа для двухроторных двигателей частота вращения ротора низкого давления составляет 15 - 40% от его максимального значения, а частота вращения ротора высокого давления составляет 60 - 80% от своего максимального значения. При этом в газовоздушном тракте 17 на входе в компрессор низкого давления 1 и в компрессор высокого давления 4 имеет место разрежение относительно атмосферы, а давление в маслосистеме 38 соответствует атмосферному. Возникают условия для выброса масла в газовоздушный тракт 17. На режимах, близких к малому газу, питающий воздуховод 12 через двухпозиционный клапан переключения 14 сообщен своим входом 15 с компрессором высокого давления 4. В результате в питающий воздуховод 12 и далее в полости наддува 8, 9, 10 и 11 опор 2, 3, 5 и 7 двигателя поступает воздух относительно высокого давления, создавая избыточное давление в них относительно газовоздушного тракта 17. этот эффект реализуется у нас еще и потону, что отверстия 19 в цапфе 20 и дроссельный пакет 21 на режиме малого газа обладают минимальными гидравлическими сопротивлениями по причине малой частоты вращения ротора компрессора низкого давления 1. Таким образом, на режимах, близких к малому газу, обеспечивается достаточный перепад давления как между полостями наддува 8, 9, 10 и 11 и полостями 35, 36 и 37 маслосистемы 38, так и между полостями 8, 9, 10 и 11 и газовоздушным трактом 17 двигателя. Повышенные протечки наддуваемого воздуха в газовоздушный тракт 17 двигателя, снижающие его КПД, на этом режиме можно не принимать в расчет, учитывая, что этого на этом режиме от него и не требуется. Здесь главное, чтобы двигатель устойчиво работал на этих режимах, а масло не попадало в газовоздушный тракт 17 двигателя. На рабочих режимах двигателя питающий воздуховод 12 через вход 16 клапана переключения 14 сообщается с газовоздушным трактом 17 за компрессором низкого давления 1, имеющим более низкие температуры воздуха, чем воздух, поступающий от компрессора высокого давления. Такое переключение позволяет подводить к полостям наддува 8, 9, 10 и 11 воздух с существенно более низкой температурой и приемлемым уровнем давления, наличие приемника полного давления на входе 16 позволяет еще раньше перейти на более холодный воздух. Точка переключения клапана 14 по давлению на входе в него выбирается исходя из условия более раннего ухода от питания от компрессора высокого давления 4 к питанию от более холодного воздуха компрессора низкого давления 1. Это переключение происходит на переходных режимах от малого газа к рабочим режимам. При работе двигателя на рабочих режимах давление в питающем воздуховоде 12 возрастает, это давление может привести к повышенным величинам давления в полостях наддува 6, 9, 10 и 11 со всеми вытекающими отсюда последствиями - повышенные протечки в газовоздушный тракт 17 и в полости 35, 36 и 37 маслосистемы 38. Для недопущения этого воздух из питающего воздуховода 12 проходит через отверстия 19 и дроссельный пакет 21, где его давление снижается до приемлемого уровня, которое обеспечивает минимальные протечки в газовоздушный тракт 17 и полости 35, 36 и 37 маслосистемы 38. Это обеспечивается тем, что на рабочих режимах частота вращения ротора компрессора низкого давления 1 существенно возрастает в 2 - 3 раза, что ведет к резкому увеличению гидравлического сопротивления вращающегося дроссельного пакета 21 и отверстий 19 в цапфе 20. А это, в свою очередь, понижает давление воздуха на входе в воздуховоды 25 и 22. Наличие предмасляных полостей 39, 40, 41 и 42 с клапанами суфлирования 43 и 44, отделенными от полостей наддува 8, 9, 10 и 11 подвижными уплотнениями 48, 49, 50 и 51, дополнительно снижает перепад на подвижных уплотнениях 31, 32, 33 и 34 маслосистемы 38, что, с одной стороны, снижает протечки воздуха в маслосистему 38, а с другой стороны, увеличивает ресурс уплотнения (как правило это графитовые уплотнения, очень чувствительные к удельным давлениям по контактным поверхностям графитовых колец). Источники информации 1. Патент Франции N 2028999, МКИ F 02 C 7/00, опубл. 1970 г. 2. Патент США N 3382670, НКИ 60-39.08, опубл. 1968 г.Формула изобретения
1. Двухроторный газотурбинный двигатель, система наддува опор которого включает питающий воздуховод с воздухозаборником, полости наддува опор компрессора низкого давления и компрессора высокого давления и полость наддува опор турбины, сообщенные через подвижные уплотнения с газовоздушным трактом двигателя и с полостями маслосистемы, при этом питающий воздуховод сообщен с полостью наддува компрессора низкого давления, а последняя через воздуховод, выполненный в виде отверстий в цапфе компрессора низкого давления, соединена с воздуховодом турбины, отличающийся тем, что питающий воздуховод выполнен единым для всей системы наддува опор двигателя, его воздухозаборник снабжен клапаном переключения с, по меньшей мере, двумя входами, разнесенными вдоль газовоздушного тракта, воздуховод, проходящий через цапфу компрессора низкого давления, оснащен дроссельным пакетом, полость наддува опор турбины сообщена с воздуховодом турбины и с полостью наддува передней опоры компрессора высокого давления через дополнительные воздуховоды. 2. Двухроторный газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что один из входов клапана переключения размещен в районе компрессора высокого давления, а другой, выполненный в виде приемника полного давления, установлен в газовоздушном тракте за компрессором низкого давления. 3. Двухроторный газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что клапан переключения выполнен двухпозиционным нормально открытым для входа от компрессора высокого давления. 4. Двухроторный газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для двигателей, имеющих переднюю опору компрессора низкого давления, воздуховод, выполненный в цапфе компрессора низкого давления, сообщен дополнительным воздуховодом с полостью наддува передней опоры компрессора низкого давления, причем дополнительный воздуховод выполнен в виде центрального трубопровода. 5. Двухроторный газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что полости маслосистемы дополнительно оснащены предмасляными полостями, клапаном суфлирования с воздуховодами и подвижными уплотнениями, при этом предмасляные полости сообщены с одноименными полостями наддува и полостями маслосистемы через подвижные уплотнения, предмасляные полости компрессоров низкого и высокого давлений сообщены воздуховодами с клапаном суфлирования компрессора, а предмасляные полости турбины с клапаном суфлирования турбины.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Прежний патентообладатель:Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
(73) Патентообладатель:Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение"
(73) Патентообладатель:Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Договор № РД0035843 зарегистрирован 07.05.2008
Извещение опубликовано: 20.06.2008 БИ: 17/2008
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение крутящего момента и оборотов ведомого вала электродвигателя. Технический результат заключается в обеспечении оптимальных разгонных характеристик устройства, повышении коэффициента полезного действия и упрощении управления. Согласно изобретению в электродвигателе в качестве преобразователя передаточного отношения используют дифференциальную передачу, имеющую один вход и два выхода. Вход передачи соединен с ротором электродвигателя. Один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя. Изменением скорости вращения ведомого вала управляют, изменяя электрическую нагрузку в цепи второго ротора. 1 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и других механизмов, в которых необходимо изменение оборотов ведомого вала с изменением крутящего момента электродвигателя.
Известны различные пути изменения оборотов вала электродвигателя переменного тока. Основным способом плавного изменения оборотов является управление частотой питающего переменного тока с использованием преобразователей частоты. Этот способ описан в литературе. Например: Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград. Энергия, 1978, стр.571-572. Электродвигатель с двумя роторами с возможностью управления оборотами выходного вала описан также в патенте №2345468, заявка на патент №2010120484.
Недостатком способа управления частотой тока является большая стоимость преобразователей, их сложность, низкий КПД, ненадежность и то, что для преобразователей для электродвигателей большой мощности пока не создана надежная элементная база. Недостатком способа, описанного в патенте №2345468, является отсутствие возможности многократного увеличения крутящего момента на выходном валу при разгоне, недостатком механизма, описанного в заявке №2010120484 является его сложность, обусловленная наличием обгонной муфты.
Задачей изобретения является осуществление плавного изменения оборотов ведомого вала устройства с изменением передаточного отношения и крутящего момента в широком диапазоне скоростей в зависимости от нагрузки при оптимальном режиме вращения ротора электродвигателя на постоянных оптимальных оборотах и, как результат, достижение оптимальности разгонных характеристик, повышение коэффициента полезного действия, удешевление производства и упрощение управления.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению в электродвигателе в качестве преобразователя передаточного отношения используют дифференциальную передачу любого известного типа, имеющую один вход и два выхода, вход которой соединен с ротором электродвигателя, один из выходов, на который передается больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со вторым ротором, который индуктивно связан с ротором электродвигателя и при их взаимном вращении вырабатывает электроэнергию, а сила, возникающая при этом, изменением которой изменяя индуктивную связь между роторами можно управлять темпом разгона и скоростью вращения ведомого вала, частично блокируя передачу, стремится уменьшить взаимное относительное противоположное вращение ротора электродвигателя и второго ротора. При вращении ротора электродвигателя, соединенного с одним из центральных колес, вращение передается через пары сателлитов, свободно вращающиеся на водиле, жестко соединенные между собой, на второе центральное колесо, которое соединено с ведомым валом, а водило соединено со вторым ротором, индуктивно связанным с ротором электродвигателя, который при его вращении наводит во втором роторе электродвижущую силу и при наличии регулируемой нагрузки в его цепи с регулируемой силой частично блокирует передачу, увлекая второй ротор, заставляя весь дифференциальный механизм вращаться вокруг своей оси, стремясь уменьшить взаимное относительное вращение между роторами. Это приводит к увеличению оборотов ведомого вала и к возможности управления темпом изменения его оборотов, которые могут изменяться при изменении соотношения крутящего момента, зависящего от величины электрической нагрузки в цепи второго ротора и крутящего момента на ведомом валу, что позволяет при постоянных оптимальных оборотах ротора электродвигателя изменять в зависимости от нагрузки крутящий момент и обороты ведомого вала. При разгоне при наличии нагрузки на ведомом валу водило, соединенное со вторым ротором стремится к вращению в обратную сторону. Этому препятствует сила, увлекающая второй ротор, связанный с ротором электродвигателя индуктивно, так, как это происходит в электромагнитных муфтах. При изменении нагрузки на ведомом валу второй ротор будет стремиться к обратному вращению в соответствии с ее величиной, а сила между роторами увлекает второй ротор за ротором электродвигателя, препятствуя этому, и определяется электрической нагрузкой в цепи второго ротора. Обороты ведомого вала и крутящий момент также изменяются в соответствии с установленным балансом между силой, связывающей оба ротора, и величиной нагрузки на ведомом валу, а обороты ротора электродвигателя остаются оптимальными и неизменными.
Изобретение поясняется чертежом. Ротор электродвигателя 1 свободно вращается на валу, а его обмотка 2 связана индуктивно с обмоткой статора 3 и индуктивно связана с обмоткой второго ротора 4, установленной на водиле 5 дифференциальной передачи, иа котором установлены пары сателлитов 6 и 7, обкатывающиеся по двум центральным колесам различного диаметра 8 и 9. Центральное колесо 8 соединено с ведомым валом 10, а центральное колесо 9 свободно вращается на валу, но соединено с ротором электродвигателя 1. При вращении ротора электродвигателя 1, который передает вращение на центральное колесо 9, сателлиты вращают центральное колесо 8, а сила реакции стремится вращать водило 5 в сторону, обратную вращению ротора 1. Ток, который вырабатывается во втором роторе 4 при взаимном вращении ротора 1 и водила 5, на котором установлен второй ротор, увлекает второй ротор и водило дифференциала за ротором электродвигателя 1 с силой, пропорциональной электрической нагрузке в цепи второго ротора. Это приводит к замедлению качения сателлитов по центральным колесам, к уменьшению передаточного отношения и к разгону ведомого вала 10. При увеличении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается величина силы, увлекающей его за ротором электродвигателя, темп разгона выходного вала увеличивается. При уменьшении электрической нагрузки в цепи второго ротора увеличивается проскальзывание между роторами, передаточное отношение увеличивается, скорость ведомого вала уменьшается. При постоянной электрической нагрузке в цепи второго ротора изменение нагрузки на ведомом валу приводит к изменению оборотов и крутящего момента ведомого вала.
bankpatentov.ru
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
+ г . (61) Дополнительное к авт. свир-ву (51)М. Кл 3
Н 02 К 16/02 (22) Заявлено 180679 (21). 2781326/24-07 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР яо Аеааи изобретений и открытий
Опубликовано 23.1081, Бюллетень 14о о39
Дата опубликования описания 23. 10 ° 81 (53) УДК 621. 313. 282 (088. 8) (72) Авторы изобретения.
И.В.Бочкарев и М.Н.Филатов (71) Заявитель
Фрунзенский политехнический институт (54) АСИНХРОННЫЙ ДВУХРОТОРНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Изобретение относится к электротехническим машинам и может быть использовано для привода различных исполнительных механизмов.
Известны асинхронные электродвигателк, состоящие из статора с обмотками и концентрично расположенных полого рабочего и ферромагнитного вспомогательного роторов, которые механически не связаны.и могут вращаться с различной частотой. Вспомогательный ротор является внутренним ярмом для замыкания магнитного потока и служит одновременно для охлаждения электродвигателя (1). 15
Недостатком известных двухроторных асинхронных электродвигателей является то, что КПД от использования вспомогательного ротора низок.
Наиболее близким к изобретению 20 по технической сущности и достигаемому результату является двигатель, в котором вспомогательный ротор-. является внутренним ярмом и имеет аксиальные наклонные вентиляционные каналы. Полый ротор установлен на ступице, а его вал расположен внутри цилиндра, на котором размещен магнитопроводящий ротор, несущий вентиляционные лопасти. При вращении 30 вспомогательного ротора осуществляется вентиляция электродвигателя по принципу центробежного вентилятора (2.).
Недостатком известного двигателя является то, что он имеет незначительный пусковой момент и перегру зочную способность, что ограничивает область его использования °
Цель изобретения — расширение области применения электродвигателя путем увеличения его пускового момента и перегрузочной способности.
Поставленная цель достигается за счет того, что полый ротор установлен с возможностью перемещения вдоль вала, на котором установлен штифт, свободный конец которого помещен в
V-образном пазу, выполненном в ступице рабочего ротора. На валу полого ротора размещен стопорный элемент, связанный со ступицей полого ротора упругим элементом, а на торцовых поверхностях роторов установлены фрикцконные диски.
На чертеже изображен общий вкд электродвигателя в разрезе.
Статор 1 с обмотками 2 заггрессован в корпус 3. Полый ротор 4 выполнен заодно со ступицей 5 и имеет фор"
875546
Формула изобретения
Асинхронный двухроторный электро35 двигатель, содержащий.статор с обмотками и установленный в его расточке на валу полый ротор со ступицей внутри которого на полом цилиндре, охватывающем вал, установлен магнитопроводящий ротор с вентиляционными лопастями,.отличающийся тем, что, с целью расширения области о- применения, полый ротор установлен с возможностью перемещения вдоль вала, м, на котором закреплен штифт, располо 45 женный в выполненном в ступице V-o6разном пазу с осью симметрии, Параллельной оси вала, на последнем установлен стопорный элемент, связанный со ступицей Упругим элементом, а
И на смежных торцовых поверхностях роторов размещены фрикционные диски.
Источники информации, принятые во виимание при экспертизе
1» Патент Японии Р 53-17724, 55 кл. 55А, 1978.
2. Патент ГДР В 18393, 21 d, 51/Ol, 1960.
» му стакана, в днище которого находятся вентиляционные окна б,а на внутренней торцовой поверхности уста новлен фрикционный диск 7.
Вал 8 полого ротора установлен в подшипниковых щитах 9 и 10 на подшипниках 11 и 12. Вспомогательный магнитопроводящнй моноблочный ротор
l3 устанОвлен на полой цилиндричесКой части подшипникового щита 10 на подшипниках 14 и 15.
На торцовых поверхностях вспомогательного ротора 13 прикреплены центробежный винтилятор 16 и фрикционный диск 17, имеющий вентиляционные отверстия 18. Обод 19 диска 17 и обод 20 центробежного вентилятора 16 выполнены из материала с малым удельным электрическим сопротивлением. В-ступице 5 рабочего ротора 4 выполнены с двух сторон V-образные пазы 21, а на валу 8 жестко закреплен штифт 22, расположенный с возможностью перемещений по V-образным лазам 21, и жестко установлен упор 23, связанный пружиной 24 с рабочим ротс" ром 4 . Ступица 5 рабочего ротора 4 армирована втулкой 25, а вспомогательный ротор 13 Фиксируется при помощи пружинной шайбы 26 и самоконтрящейся упругой гайки 27. В подшипниковом щите 9 и в корпусе 3 .выполнены вентиляционные окна 28 и 29. °
Электродвигатель работает следующим образом.
При подаче напряжения на обмотки
2 статора 1 йа рабочий ротор 4 и вспомогательный ротор 13 начинают действовать электромагнитные силы, стремящиеся привести их во вращение.
При этом, если момент сопротивления на валу 8 больше некоторой величины, на которую настроена пружина 24, ротор 4, сжимая пружину 24, сместится в аксиально-радиальном направлении относительно штифта 22 по одной из ст рон U-образного паза 21 в зависимости от направления вращения.,Таким образо
Фрикционные диски 7 и 17 рабочего полого ротора 4 и ротора 13, образующие осевую конусную фрикционную муфту, войдут в соприкосновение,.и на вал 8 будет действовать суммарный крутящийся момент обоих роторов 4 и
13. При уменьшении момента,сопротивления на валу 8 ниже усилия пружйны
24, последняя отожмет рабочий ротор 4 от контактного диска 17, и оба ротора 4 и 13 будут вращаться независимо. Усилие сжатия пружины 24 выби- рается не более усилия от вращающего момента рабочего ротора 4. Центробежный вентилятор 16 при вращении ротора 13 обеспечивает интенсивное охлаждение всех греющихся деталей.
Преимуществом предлагаемого электродвигателя является повышение пускового момента и перегрузочной способности за счет использования электромагнитного момента вспомогательного ротора. Это позволяет испольэовать конструкцию для разгона механизмов с большими маховыми массами.
ОсевоЕ усилие прижатия роторов peryлируется жесткостью пружины и углом наклона сторон У-образного паза.
V-образная форма пазов в ступице рабочего ротора обеспечивает работо-. способность электродвигателя в реверсивном режиме работы. При этом тормозные моменты на валу, при которых происходит поцключение вспомогательного ротора, в общем случае можно сделать разными для различных направлений вращения за счет различных углов наклона сторон V-образного паза. Поскольку ободы контактного дис
2S. ка и центробежного вентилятора выполнены из материала с малым удельным электрическим сопротивлением, они выполняют функции торцовых колец для вспомогательного ферромагнитного мо3п ноблочного ротора..с
875546
9 4
6 ZS 3
Составитель В.Комаров
Техред Т.Маточка
Корректор О. Билак
Редактор А.шандор
Заказ 9373/82
Тираж 733
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ,113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
www.findpatent.ru
