ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2014 года по МПК B60L11/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве электропривода транспортных средств.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в снижении себестоимости электропривода, повышении энергоэффективности использования энергии источника питания электропривода.

Известны технические решения, направленные на создание электроприводов транспортных средств. Одним из них является электропривод транспортных средств, представляющий собой индукторный двигатель (патент RU №2340994 С1).

Индукторный двигатель по этому изобретению содержит обод, на котором с одинаковым шагом расположены зубцы, изготовленные из магнитно-мягкого материала, круговую раму, несущую четное число подковообразных электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, имеющих по две катушки с последовательно-встречным направлением обмоток, а также средство подачи на электромагниты электрических импульсов одинаковой полярности.

Недостатком этого индукторного электродвигателя является недостаточно эффективное использование электрической энергии питающего устройства (аккумулятора).

В этом индукторном электродвигателе устройством, потребляющим электрическую энергию, являются электромагнитные катушки, которые имеют ферромагнитные сердечники П-образной формы. Все электромагниты имеют два полюса. При данной конструкции электромагнитных катушек во взаимодействии с зубцами внешнего магнитопровода статора участвуют магнитные потоки только тех полюсов, которые обращены к ним, через воздушный зазор. Магнитные потоки полюсов этих же электромагнитных катушек, обращенных в противоположную сторону, во взаимодействии не участвуют, а просто проходят по ярму П-образного ферромагнитного сердечника.

Предлагаемая конструкция электропривода обеспечивает участие во взаимодействии магнитных потоков обоих полюсов электромагнитных катушек с зубцами или постоянными магнитами статоров.

В индукторном двигателе, по патенту RU №2340994, изменив конструкцию блоков парных электромагнитных катушек и установив дополнительно внутренний магнитопровод с зубцами или постоянные магниты, мы получим электрическую машину, в качестве электропривода транспортных средств с повышенным крутящим моментом, при том же потреблении электрической энергии или при том же крутящем моменте будет меньшим расход электроэнергии, т.е увеличится пробег от одной зарядки аккумулятора. Этот эффект возможен, так как в работу включен еще один магнитный поток, по величине равный уже работающему.

При необходимости иметь больший крутящий момент на валу транспортного средства, например винта вертолета, вместо магнитопроводов из мягкомагнитного материала, необходимо установить постоянные магниты. Управление работой предлагаемого электропривода транспортных средств можно производить как с помощью механического щеточно-коллекторного устройства, так и с помощью существующих электронных приборов, датчиков положения ротора, например датчика Холла.

Количество зубцов в дополнительном внутреннем магнитопроводе статора или количество постоянных магнитов должно быть равным количеству зубцов во внешнем магнитопроводе статора или количеству постоянных магнитов.

Технический результат достигается тем, что в известном электрическом приводе транспортных средств, содержащем статор с магнитопроводом с зубцами, изготовленный из ферромагнитного материала, ротор, несущий электромагнитные катушки, расположенные попарно напротив друг друга, коллектор, закрепленный на корпусе статора, токосъемники, согласно изобретению, статор имеет дополнительный внутренний магнитопровод с зубцами или дополнительный внутренний индуктор, состоящий из постоянных магнитов в том случае, если вместо внешнего магнитопровода с зубцами на статоре установлен индуктор, состоящий из постоянных магнитов. Причем ферромагнитные сердечники для электромагнитных катушек имеют линейную форму, закрепляются жестко, попарно, параллельно друг к другу в полках кронштейнов изготовленных из немагнитного, диэлектрического материала таким образом, что торцы ферромагнитных линейных сердечников, служащие полюсами электромагнитных катушек, обращены с воздушным зазором к зубцам магнитопроводов или к полюсам постоянных магнитов индукторов статора, если они используются вместо магнитопроводов с зубцами.

На фиг.1 изображена конструктивная схема электропривода транспортных средств с щеточным коллектором.

На фиг.2 изображена схема конструкции блока электромагнитных катушек.

Электрический привод, в котором роль средства подачи электрических импульсов электромагнитными катушками выполняет щеточный коллектор, содержит:

- Корпус статора 1, жестко закрепленный на неподвижной части транспортного средства;

- Коллектор 2;

- Внутренний магнитопровод статора с зубцами или индуктор с постоянными магнитами 3;

- Внешний магнитопровод статора с зубцами или индуктор с постоянными магнитами 4;

- Корпус ротора, жестко соединенный с осью колеса или с валом винта транспортного средства 5;

- Кронштейн блока электромагнитных катушек 6;

- Щетки токосъемника 7;

- Электромагнитные катушки 8;

- Приводной вал (ось) транспортного средства 9.

- Кольцо для установки внутреннего магнитопровода с зубцами или индуктора с постоянными магнитами 10.

Работа электрического привода транспортных средств производится следующим образом.

Электрический ток от блока питания (аккумулятора) подается на коллектор 2. В любом положении коллектора некоторые пластины его всегда находятся в контакте с щетками токосъемника 7. Электрический ток по этой цепи поступает на электромагнитные катушки 8, подключенные на этот момент к электрической цепи. Возникшие на полюсах электромагнитных катушек импульсы магнитных потоков взаимодействуют с зубцами внешнего и внутреннего магнитопроводов статора или полюсами постоянных магнитов внешнего и внутреннего индукторов статора. Устанавливается процесс «притягивания» при использовании магнитопроводов с зубцами и процесс « притягивания-отталкивания» при использовании постоянных магнитов. В результате этого возникает крутящий момент, происходит движение щеток по пластинам коллектора. Далее происходит переключение электромагнитных катушек и, как следствие, начинается стабильное вращение ротора.

Принцип действия электропривода по предлагаемому изобретению основан на силах притяжения-отталкивания импульсных электромагнитных потоков полюсов электромагнитных катушек ротора с зубцами внешнего и внутреннего магнитопроводов статора или полюсов постоянных магнитов внешнего и внутреннего индукторов статора, используемых вместо магнитопроводов с зубцами. Процессы, происходящие при работе предлагаемого электропривода, аналогичны процессам, происходящим при работе индукторного двигателя по патенту RU №2340994.

Изобретение относится к области электрических приводов транспортных средств, в частности скутеров, мотоциклов, электромобилей, вертолетов и самолетов. Сущность изобретения состоит в том, что на корпус статора электрического привода транспортных средств дополнительно устанавливается внутренний магнитопровод с зубцами, если он исполняется как индукторный двигатель. Если в качестве внешнего магнитопровода с зубцами установлен индуктор, состоящий из постоянных магнитов, то дополнительно также устанавливается внутренний индуктор с постоянными магнитами. Использование постоянных магнитов в качестве внешнего и внутреннего индукторов статора необходимо, если для транспортного средства требуется повышенный крутящий момент. Технический результат заключается в снижении потребления электрической энергии и повышении крутящего момента. 1 з.п. ф-лы, 2ил.

1. Электрический привод транспортных средств, содержащий статор с магнитопроводом с зубцами, изготовленный из ферромагнитного материала, ротор несущий электромагнитные катушки, расположенные попарно напротив друг друга, коллектор, закрепленный на корпусе статора, токосъемники, отличающийся тем, что статор имеет дополнительный внутренний магнитопровод с зубцами или дополнительный внутренний индуктор, состоящий из постоянных магнитов, в том случае, если вместо внешнего магнитопровода с зубцами на статоре также установлен индуктор, состоящий из постоянных магнитов.

2. Электрический привод по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитные сердечники для электромагнитных катушек имеют линейную форму, закрепляются жестко, попарно, параллельно друг другу в полках кронштейнов, изготовленных из немагнитного, диэлектрического материала таким образом, что торцы ферромагнитных линейных сердечников, служащие полюсами электромагнитных катушек, обращены с воздушным зазором к зубцам магнитопроводов или к полюсам постоянных магнитов индукторов статора, если они используются вместо магнитопроводов с зубцами.