Электропривод с многоякорным генератором

012811 Изобретение относится к разряду автономных элекромеханических устройств и имеет в своей структуре электрический генератор с несколькими якорями. Электропривод предназначен для включения в конструктивную схему транспортных средств как независимый источник по выработке электроэнергии, которая используется для приведения в действие электродвигателя, передающего крутящий момент на исполнительные органы транспортного средства для обеспечения его движения. Электропривод может быть использован как автономный источник питания электроэнергией в промышленности, сельском хозяйстве и общегражданской сфере. Учитывая конструктивную особенность электропривода, можно рассчитывать на сущетвенное снижение уровня потребления природных источников энергии, таких как нефть, газ, уголь. Аналогичные работы проводились в СССР. В часности, известно устройство (патент СССР 828326, H02K 16/00, H02K 17/02, 1979) - многороторная электрическая машина, содержащая статоры с обмотками и размещенные в нем роторы, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей оси роторов размещены под углом одна к другой. Существует устройство электропривода (патент РФ 2104606, H02K 16/00, 51/00, 7/116, 23/24,1998) - электропривод, содержащий два соосных ротора переменного тока, установленных с возможностью вращения в противоположных направлениях. Имеется разработка многороторного генератора (патент РФ 2047258, H02K 16/00, 1991), содержащего установленные с возможностью вращения один относительно другого роторы с обмотками, который отличается тем, что количество роторов равно четырем, роторы кинематически связаны друг с другом, размещены на стойках опор во взаимно перпендикулярных плоскостях и закреплены на отдельных валах вращения, два ротора выполнены цилиндрическими и размещены на одной оси вращения, а два других ротора выполнены торцовыми и размещены на оси вращения, перпендикулярно первой. Сущность изобретения заключается в том, чтобы создать электропривод со встроенным, объединнным единой кинематической схемой многоякорным генератором, позволяющим производить генераторами первого каскада постоянный электрический ток, а с якорей второго каскада снимать переменный ток. Это позволит создать транспортное средство для системы железных дорог, способное работать на рельсовых путях с линиями электропередач постоянного и переменного тока, а также и без них; обеспечит внедрение асинхронных двигателей для приводов электротепловозов без применения сложных электронных систем, регулирующих режимы их работы. Кроме того, такой генератор может найти широкое применение в промышленности, в обеспечении электроэнергией химических процессов и общегражданских нужд. На фиг. 1 показана схема комбинированного двигателя, содержащего двигатель внутреннего сгорания (1), редуктор (2), маховик, кинематически соединнный с маховиком (3), источник питания (11); обмотки возбуждения (15), распределительный блок (6), соединнный с генератором (5) и электродвигателем (9) исполнительного органа, распределительный блок (12), соединнный с генератором (5), и электродвигатель (8), вал которого соединн с колесом (27) многоякорного генератора (5). Многоякорный генератор, показанный на фиг. 2, содержит станину (13), корпус (14), главные полюса с обмотками возбуждения (15), якоря (16), которые образуют конструктивный ряд, показанный на фиг. 3, и включает в себя передний кожух (17), блок шестерн (18), передний подшипниковый ряд (19),ряд малых всасывающих вентиляторов (20), ряд статоров и якорей (21): коллекторный (22), задний подшипниковый ряд (23), вентилятор нагнетательный (24), задний кожух (25), вал-водило с передней и задней муфтой (26). На фиг. 4 показана кинематическая схема блока шестерн (18), позволяющая соединить многоякорный генератор в единую вращающую систему, которая состоит из шестерни-водила (27) и сателлитов(28). Предложенная конструктивная схема генератора с расположенными по кругу якорями разработана применительно к транспортному средству грузоподъмностью 10 т, подкреплена расчтами суммарной мощности первичного двигателя для генератора в 225 кВт, расчетом маховика с требуемым моментом энергии и расчетом встроенного одноякорного генератора 25 кВт. В зависимости от предназначения и габаритно-массовых требований электропривод может компоноваться с двумя, тремя, четырьмя, пятью и т.д. якорями, которые соединяются кинематической системой зубчатых шестерен или ременных передач. Примеры такого соединения приведены на фиг. 5. Работа электропривода осуществляется в следующей последовательности. Двигатель внутреннего сгорания 1 через редуктор 2 раскручивает маховик 3, при этом одновременно от внешнего источника питания 11 на обмотку возбуждения главных полюсов 15 якорей первого каскада 29, соединение которых показано на фиг. 6, подается ток. При достижении маховиком 3 оборотов,достаточных для раскручивания блока якорей 18, включается муфта 4, через которую начинает вращаться вал-водило 26, на котором насажена шестерня-водило 27, вращаясь вместе с валом 26, водило 27, начинает вращать сателлиты 28, которые жестко соединены с валом якоря 16. В результате вращения в обмотках якорей 16 первого каскада 29 индуктируется ЭДС. Выработанный ток поступает на коллектора коллекторного ряда 22, от которого отводится в распределительное устройство 12, через которое подает-1 012811 ся на электродвигатель 8 усиления мощности первичного двигателя 1. После достижения электродвигателем 8 максимальной мощности включается муфта 7, которая соединяет электродвигатель 8 с валом 26 водила, а через него с муфтой 4, которая соединена с маховиком 3. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания 1 и электродвигатель 8 начинают работать в единой системе. По достижению устойчивой работы системы первичного двигателя на обмотке возбуждения главных полюсов 15, якорей второго каскада 30, параллельное соединение которых показано на фиг. 6, через распределительное устройство 12 подается ток. В результате в обмотках якорей второго каскада индуктируется ЭДС, которая подается на распределительный щит 6, а через него на исполнительный двигатель 9 транспортного устройства, а также может быть использована как источник электроэнергии в промышленности, сельском хозяйстве и общегражданском секторе. Электропривод управляется с единого центра 10. Система охлаждения многоякорного генератора построена по двухконтурному принципу. Первый контур - это нагнетательный вентилятор 24. Нагнетаемый вентилятором воздух через отверстие в заднем подшипниковом ряду 23 поступает в коллекторный ряд 22, омывает коллекторы, протекает по оксиальным отверстиям в станине и якоре и охлаждает их. Для увеличения скорости воздушного потока имеется ряд всасывающих вентиляторов второго контура 18. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электропривод с многоякорным генератором, содержащий двигатель внутреннего сгорания (1); маховик (3), кинематически соединнный с выходным валом двигателя внутреннего сгорания; многоякорный (многороторный) генератор (5), соединнный с маховиком (3); источник питания (11) обмоток возбуждения (15); распределительный блок (6), соединнный с генератором (5) и двигателем (9) исполнительного органа; распределительный блок (12), соединнный с генератором (5) и электродвигателем (8), вал которого соединн с центральным колесом (27) многоякорного генератора (5). 2. Электропривод с многоякорным генератором по п.1, отличающийся тем, что якорь каждого генератора имеет зубчатое колесо (28), находящееся в зацеплении с центральным колесом (27), установленным на валу (17) генератора (5). 3. Электропривод с многоякорным генератором по пп.1 и 2, отличающийся тем, что передача от вала (26) генератора (5) к якорям выполнена клиноремнной. 4. Электропривод с многоякорным генератором по пп.1-3, отличающийся тем, что якоря и статоры сгруппированы в первый и второй каскады, включнные в разные независимые электросистемы. 5. Электропривод с многоякорным генератором по п.4, отличающийся тем, что первый каскад вырабатывает электроэнергию для электродвигателя (8), соединнного посредством муфты (7) с валом (26) генератора (5). 6. Электропривод с многоякорным генератором по п.4, отличающийся тем, что второй каскад вырабатывает электроэнергию для приведения в действие исполнительного органа.