Мотор-колесо в.в.шкондина - SU1725780A3

Чертежи

Описание

Изобретение относится.к машиностроению в частности к мотору-колесу (двигателей ) транспортных, дорожных и других передвижных средств.

Известно мотор-колесо, содержащее неподвижно установленный двигатель, редуктор , солнечная шестерня которого связана с валом двигателя, коронная - со ступицей колеса, первую и вторую сатёлли- тную шестерни, связанные непосредственно с солнечной и коронной шестернями соответственно, причем вторая закреплена на сателлитной оси, втулку, установленную. на этой оси с фланцем с одной стороны и упором с другой, между которыми установлена посредством шлицев вторая сателлит- ная шестерня, а первая - между ней и фланцем втулки и выполнена в виде зубчатых дисков, свободно установленных на втулке и подпружиненных друг относительно друга для прижатия их торцовыми поверхностями соответственно к второй сателлитной шестерне и фланцу втулки.

Наличие редуктора снижает надежность и безопасность довольно сложной конструкции.

Известно мотор-колесо, которое содержит колесо со встроенным.в него электродвигателем , выполненным в виде дисковой асинхронной электромашины, статор котоVI ГО СЛ 00 О

СО

рой с мзгнитопроводом, обмотками и токо- проводами неподвижно закреплен на оси колеса, а ротор с короткозамкнутой обмоткой и магнитопроводом, размещенным с двух сторон статора, размещен с внутренней стороны подвижного обода колеса.

Встраивание непосредственно в колесо электродвигателя позволяет уменьшить габариты , вес, ненадежность, сложность сборки и эксплуатации, исключить редуктор и некоторые дополнительные системы и тем самым упростить конструкцию.

Однако указанная конструкция, кроме всех недостатков, присущих асинхронной машине, имеет ряд других: наличие сложной системы для управления режимами работы и дорогих громоздких и высоковольтных источников переменного напряжения (для автономных средств).

Цель изобретения - повышение мощности , надежности и экономичности.

На фиг.1 изображено мотор-колесо, вид сбоку, с тремя группами катушек обмотки; на фиг.2 - мотор-колесо, разрез; на фиг.З - распределительный коллектор, разрез А- А; на фиг.4 - то же с пластинами для возврата энергии; на фиг.5 - мотор-колесо с двумя магнитопроводами якоря; на фиг.6 - мотор- колесо с магнитами, оси которых параллельны оси колеса; на фиг.7 - мотор-колесо с дополнительными постоянными магнитами (ротор соответствует фиг.5) на фиг.8 - мотор-колесо с магнитами, оси которых тангенциальны (ротор соответствует фиг.6).

Мотор-колесо (фиг.1 и 2) содержит обод 1, ось 2, электропривод, состоящий из источника регулируемого напряжения (не показан ) и электродвигателя, содержащего якорь 3 с магнитопроводом 4 и группами катушек 5, индикатор 6 с магнитопроводом 7 и постоянными магнитами 8, размещенными равномерно, токосъемники 9 с двумя элементами (щетками) 10,1 и 10.2 токосъема и распределительный коллектор 11, размещенный на индукторе 6. Индуктор 6 закреплен неподвижно на оси 2, якорь 3 - на ободе 1 колеса. Катушки 5 расположены по окружности магнитопровода 4 якоря по меньшей мере одной труп пой (фиг.1, число групп равно трем), число токосъемников 9 равно числу групп катушек. Токосъемники 9 закреплены на якоре 3. Элементы 10.1 и 10.2 токосъема каждого токосъемника электрически соединены с выводами катушек соответствующей группы. Распределительный коллектор 11 образован расположенными по окружности изолированными токопроводящими основными пластинами 12.1 и 12,2, соединенными электрически через одну друг с другом, образуя две группы электрически соединенных через одну основных пластин. Каждая из групп основных пластин соединена с соответствующим выводом 13 источника регулируемого напряжения. Число основных

пластин 12.1 и 12.2 равно числу постоянных магнитов. Между каждыми двумя основными пластинами размещена холостая пластина 14, ширина которой больше ширины любого элемента токосъема. Число М постоянных магнитов 8 равно 20.

Катушки в группах размещены так, что угловое расстояние между серединами любых двух катушек кратно угловому расстоянию а. При этом любые две катушки одной

группы создают противоположно направленные магнитные потоки, если угловое рас- стояние между их серединами кратно нечетному числу расстояний а, и одинаково направленные, если кратно четному числу

расстояний а . Группы катушек смещены друг относительно друга таким образом, что когда середины катушек как минимум одной группы совпадают с серединами соответствующих постоянных магнитов, середины катушек как минимум одной другой группы не совпадают с серединами постоянных магнитов . Оси намагниченности магнитов ра- диальны. Для фиг.1 а 360°/М 360°/20 18°.

Распределительный коллектор 11 (фиг.З) представляет собой расположенные по окружности основные пластины 12.1 и 12.2, одни из которых (помечены +) соединены с одним выводом 13 источника регулирующего напряжения, другие (помечены -) - с другим его выводом. Между ними располагаются холостые пластины 14, которые могут быть токонепроводящими (т.е. изоли рующими) и токопроводящими. Распределительный коллектор целесообразно выполнять с возможностью углового смещение относительно оси колеса (для регулировки момента подачи электричества в катушки), например, делая дуговые прорези

15 для винтов крепления.

Источник регулируемого напряжения представляет собой, например, источник регулируемого по амплитуде напряжения или источник широтно-импульсного сигнала .

Мотор-колесо работает следующим образом .

С источника; регулируемого напряжения на группы основных пластин 12.1 и 12.2

подается напряжение. Так как группы катушек 5 смещены друг относительно друга, то через щетки 10.1 и 10.2 минимум одного токосъемника 9 напряжение подается на катушки 5 соответствующей группы.

При прохождении тока по катушкам катушки 5 в силу специфики распределительного коллектора 11 всегда запитываются так, что образуют электромагниты, имеющие противоположные полюса с магнитом, расположенным в сторону вращения, и одинаковые - в противоположную. Таким образом, электромагниты, образованные катушками 5, начинают отталкиваться от предыдущих магнитов 8 и притягиваться к последующим ( в сторону вращения). При прохождении катушек 5 кад магнитом 8 катушки не запитаны, а при прохождении последующего магнита 8 напряжение на катушках изменяется на противоположное в силу перехода щеток 10,1 и 10.2 на следующие пластины. При прохождении над магнитами , когда катушки не запитаны, движение не прекращается в силу инерции, а при прохождении магнита питание катушек перекоммутируется.

На фиг.4 изображен распределительный коллектор, в котором холостые пластины 14 имеют среднюю токопроводящую часть 16. Указанные средние части соединены через одну в группы и подключены к соответствующим выводам 17 блока подзарядки (например, выпрямитель и аккумулятор ).

В процессе скольжения щеток 10.1 и 10,2 по пластинам распределительного коллектора 11 в моменты, когда катушки одной группы находятся напротив соответствующих постоянных магнитов, щетки 10.1 и 10,2 находятся на средних частях 16 холостых пластин. При этом энергия магнитного поля этих катушек преобразуется и импульсно подзаряжает блок подзарядки.

Для увеличения мощности в мотор-колесо могут дополнительно вводиться второй магнитопровод якоря с минимум одной группой катушек, размещенный на ободе, второй распределительный коллектор, установленный концентрично основному распределительному коллектору или аналогично ему с другой стороны индуктора , дополнительные токосъемники, установ- ленные на якоре, элементы токосъема которых аналогично элементам основных токосъемников электрически соединены с выводами катушек второго магнитопровода якоря (фиг.5).

На фиг.6 приведен вариант с расположением магнитов, оси намагниченности которых параллельны оси колеса; на фиг.7 - вариант с дополнительными постоянными магнитами 18. При этом магнитопровод индуктора выполнен в виде кольца, закрепленного на основании индуктора между основными и дополнительными магнитами.

В мотор-колесо : могут быть дополнительно введены (фиг.8) концентраторы магнитного потока, постоянные магниты, расположенные так, что оси их намагниченности параллельны касательным к окружности расположения постоянных магнитов (тангенциально), а концентраторы 19 расположены между одноименными полюсами магнитов.

Мотор-колесо может быть выполнено не только с двумя, но и с большим числом маг- нитопроводов индуктора (с постоянными магнитами) и магнитопроводов якоря (с группами катушек), что приводит к увеличению мощности и улучшению других параметров . При этом выбирается соответствующее число токосъемников и распределительных коллекторов.

Простота и надежность конструкции,,

использование низковольтных источников, отсутствие редуктора, увеличение срока эксплуатации, хорошие тепловые и регулирующие характеристики и экономичность позволяют создать на ее основе эффективные электротранспортные средства.

Формула изобретения

1. Мотор-колесо, содержащее обод, ось,

электропривод, состоящий из источника регулируемого напряжения.и электродвигателя , содержащего якорь с магнитопроводом и катушками обмотки, индуктор с магнитопроводом , отличающееся тем, что, с

целью повышения мощности, надежности и экономичности, индуктор выполнен с постоянными магнитами, размещенными равномерно на поверхности его магнитопровода, введены дополнительно по меньшей мере

один токосъемник с двумя элементами токосъемника и распределительный коллектор, размещенный на индукторе, который закреплен неподвижно на оси, якорь - на ободе колеса, катушки обмотки расположены

по окружности магнитопровода якоря по меньшей мере одной группой, число токосъемников равно числу групп катушек, которые размещены в. группах так, что угловое расстояние между серединами любых двух

катушек кратно угловому расстоянию а, при этом любые две катушки одной группы создают противоположно направленные магнитные потоки, если угловое расстояние между их серединами кратно нечетному

числу угловых расстояний а, и одинаково направленные, если кратно четному числу угловых расстояний а, группы катушек смещены друг относительно друга таким образом , что когда середины катушек как

L

минимум одной группы совпадают с серединами постоянных магнитов, середины катушек как минимум одной другой группы не совпадают с серединами постоянных магнитов , токосъемники закреплены на якоре, элементы токосъема каждого токосъемника электрически соединены с выводами катушек обмотки соответствующей группы, распределительный коллектор образован расположенными по окружности изолированными токопроводящими основными пластинами, соединенными электрически через одну друг с другом, образуя две группы основных пластин, каждая из которых соединена с соответствующим выводом источника регулируемого напряжения, число основных пластин равно числу М постоянных магнитов, между каждыми двумя основ- ными пластинами размещена холостая пластина, ширина которой больше ширины любого элемента токосъема.

2.Мотор-колесо поп.1,отличающе- е с я тем, что число М постоянных магнитов четно, о 3600/М, угловое расстояние между элементами токосъема любого токосъемника кратно нечетному числу расстояний а, катушки обмотки в каждой группе размещены равномерно.

3.Мотор-колесо по пп. 1 и 2, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что холостые пластины выполнены изтоконепроводящего материала .

4.Мотор-колесо по пп. 1 и 2, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что холостые пластины выполнены из токопроводящего материала.

5.Мотор-колесо по пп. 1-3, отличающееся , тем, что холостые пластины разделены на три части, средние из которых выполнены из токопроводящего материала и соединены между гобой через одну, образуя две группы электрически соединенных через одну средних частей указанных пластин .

6.Мотор-колесо по пп. 1-5, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что распределительный коллектор выполнен с возможностью углового смещения относительно магнитов и закрепления в любом из угловых положений.

7.Мотор-колесо по пп.1-6, отличающееся тем, что в нем дополнительно установлен второй якорь с магнитопрово- дом с минимум одной группой катушек обмотки , второй распределительный коллектор, установленный концентрично основному распределительному коллектору или аналогично ему с другой стороны индуктора , дополнительные токосъемники, установленные на якоре, элементы токосъема которых аналогично элементам основных токосъемников электрически соединены с выводами катушек второго якоря.

8.Мотор-колесо по п.7, отличающе- е с я тем, что постоянные магниты размещены так, что оси их намагниченности параллельны оси колеса,магнитопроводы якоря размещены с обеих сторон индуктора.

9.Мотор-колесо по п.8, отличающе- е с я тем, что в нем установлены дополнительные постоянные магниты, по числу равные основным, магнитопровод индуктора выполнен в виде кольца, закрепленного на основании индуктора между основными и

дополнительными магнитами.

10.Мотор-колесо по пп. 1-7, отличающееся тем, что оси намагниченности постоянных магнитов радиальны.

11.Мотор-колесо по пп. 1-7, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что дополнительно введены

концентраторы магнитного потока, расположенные между одноименными полюсами магнитов,

12.Мотор-колесо по пп. 1-11, отл и ч а- ю щ е е с я тем, что в него дополнителено

введены коммутатор, блок емкостных накопителей , блок подзарядки И/ИЛИ, блок управления , группы основных пластин соединены через коммутатор с источником регулируемого напряжения и блоком емкостных накопителей, группы средних частей холостых пластин соединены с блоком подзарядки И/ИЛИ блоком управления.

13.Мотор-колесо по пп.1-12, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что источник регулируемого

напряжения выполнен в виде источника регулируемых по длительности, скважности или длительности и скважности импульсов постоянной или регулируемой амплитуды.

Щиг.8

8t 7 18

Реферат

Изобретение относится к машиностроению , в частности к мотору-колесу транспортных средств. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности. В мотор-колесо встроен двигатель постоянного тока с датчиком-распределителем, пред- ставляющим собой кольцевое токонепроводящее основание с закрепленными по окружности токопроводящими пластинами . Датчик расположен на неподвижном индукторе, на котором также закреплены по окружности постоянные магниты с чередующимися по окружности полюсами. Ротор выполнен с закрепленным на нем зубчатым магнитопроводом, на котором на зубцах закреплены последовательно- встречно катушки, выходы соединения которых соединены с щетками, закрепленными на роторе с возможностью скольжения по пластинам. Зубцы ротора могут быть сгруппированы с катушками в группы при условии введения дополнительных пар щеток и их соответствующего крепления. Предусмотрены модификации двигателя для увеличения мощности за счет расположения магнитов в радиальном и тангенциальном направлении. 12 з.п. ф-лы, 8 ил. сл

Формула