МОТОР-КОЛЕСО С ДИСКОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2004 года по МПК B60K7/00 

Область применения - тяговые транспортные средства, например электромобили, которые найдут применение в недалеком будущем.

В реализованных конструкциях электромобилей колесо вращается электродвигателем через редуктор [1]. Однако известны предложения, в которых редуктор в приводе колеса исключен и асинхронный дисковый электродвигатель встроен непосредственно в колесо. Диск со статорной обмоткой расположен внутри колеса и закреплен на неподвижной оси, а роторные обмотки встроены в элементы обвода колеса и расположены по обе стороны статорного диска [2]. Для того чтобы иметь наибольшие активную длину 1а и диаметр Да статора, целесообразно иметь обмотку статора с шагом 2/3 α_τ, где α_τ - угол полюсного деления, равный 180^o эл.

Часть такой многополюсной трехфазной обмотки, витки фаз А, В и С, которых охватывают стержни 1 из ферромагнитного материала, показана на фиг.1, где указаны: угол полюсного деления - α_τ; размеры, определяющие активную зону машины 1а и Да; угол шага обмотки - α_y, равный 2/3 α_τ. Из фиг.1 следует, что лобовые вылеты для такой обмотки минимальны. Это позволяет иметь при заданных габаритных ограничениях наибольшие размеры 1а и Да, сократить расход меди на обмотку статора и уменьшить потери в ней.

На фиг.2, приведена кривая м.д.с. обмотки с шагом 2/3 α_τ (сплошные линии) и выделены пунктиром первая гармоника фазной м.д.с. - F₁.

Недостаток этой обмотки - появление значительных пространственных гармоник фазных м.д.с., причем вторая гармоника м.д.с. составляет половину первой, что приводит к большим потерям в роторных обмотках.

Указанный недостаток прототипа можно значительно ослабить, если применить двухрядную обмотку статора со смещением одноименных фаз - А', В', С' - обмотки второго ряда на половину шага обмотки, т.е. на 1/3 α_τ.
Расположение фаз обмотки А', В', С' второго ряда указано на фиг.1 пунктиром, а на фиг.3 дан вид сечения по радиусу расположения обмоток и ферромагнитных стержней 1 для обоих рядов.

На фиг.4 приведена суммарная э.д.с. фазы от двух рядов обмоток при одинаковых суммарных ампервитках с вариантом одной обмотки прототипа. Разложение в гармонический ряд такой кривой показывает, что при небольшом уменьшении первой гармоники м. д.с. - F₁, вторая гармоника м.д.с. уменьшается почти в два раза по сравнению с м.д.с. однорядной статорной обмоткой прототипа.

Преимущество предложенной двухрядной обмотки статора дискового электродвигателя мотор-колеса состоит в том, что значительное ослабление четных гармоник фазных м.д.с., прежде всего второй, позволяет резко сократить добавочные потери в роторных обмотках.

Технологических трудностей изготовления двухрядной обмотки статора не возникает, поскольку блоки обмоток одного ряда с магнитопроводами могут изготавливаться отдельно, как для однорядной обмотки, а затем состыковываться с нужным смещением, как показано на фиг.3, где смещение одноименных фаз обмоток двух рядов составляет 1/3α.

Источники информации
1. "Электрические трансмиссии пневмоколесных транспортных средств". Ефимов И.С. и др., "Энергия", 1976.

2. "Мотор-колесо". Курбасов А.С. и др. Свид. 628008, приоритет 11 мая 1971, опублик. 15.10.78. Бюл. 38.

Основная область применения: электроприводные транспортные средства, в частности электромобили, где двигатель встроен в колесо без редуктора. Для увеличения момента такого электродвигателя обмотка статора с радиальными стержнями должна иметь минимальные лобовые вылеты, что обеспечивается обмоткой с шагом 2/3 полюсного деления. Статор выполнен с двухрядной обмоткой, причем стержни одноименных фаз статорной обмотки второго ряда смещены на половину шага стержней статорной обмотки первого ряда. Такое выполнение электродвигателя позволяет снизить потери, обусловленные четными пространственными гармониками м.д.с. в зазоре электродвигателя и повысить его КПД. 4 ил.

Мотор-колесо с дисковым асинхронным трехфазным короткозамкнутым двигателем, встроенным в колесо без редуктора, статорная обмотка которого выполнена с шагом 2/3 от полюсного деления, отличающееся тем, что статор выполнен с двухрядной обмоткой со смещением одноименных фаз второго ряда на половину шага обмоток первого ряда.