Мотор-колесо для привода транспортных средств


 


Владельцы патента RU 2538774:

Петров Иннокентий Иванович (RU)

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электродвигателям для привода мотор-колес транспортных средств с одновременной редукцией частоты вращения. Многополюсный синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов содержит статор с четным количеством полюсов 2р, на полюсах размещена обмотка, состоящая из одной катушки на полюс, явнополюсный ротор с четным числом полюсов, постоянные магниты с тангенциальным подмагничиванием расположены на роторе радиально между полюсами, явнополюсный ротор с тангенциальным подмагничиванием полюсов выполнен с количеством полюсов, равным количеству полюсов на статоре, и равным шагом между полюсами, полюсные наконечники одноименных полюсов на статоре отличны по своей ширине от ширины полюсов противоположной полярности. Техническим результатом является упрощение конструкции. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электродвигателям для привода мотор-колес транспортных средств с одновременной редукцией частоты вращения.

Уровень техники

Известны многополюсные электродвигатели для привода мотор-колес транспортных средств с одновременной редукцией частоты вращения магнитного поля, содержащие статор с 2р явно выраженными полюсами с обмотками в виде катушки на каждом полюсе, ротор с размещенными на полюсах постоянными магнитами с четным числом полюсов, отличающихся на четное количество от числа полюсов на статоре [1]. Рабочий магнитный поток, создаваемый обмотками статора в этом электродвигателе, замыкается через воздушные зазоры между полюсами статора и ротора, радиально расположенные постоянные магниты, что приводит к недостаточно эффективному использованию энергии рабочего магнитного потока. Т.к. проводимость постоянного магнита равна проводимости воздушного зазора, значительная часть магнитодвижущих сил обмоток статора тратится на преодоление магнитного сопротивления участка магнитной цепи с постоянными магнитами и воздушными зазорами.

Известны также многополюсные синхронные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, с четным количеством полюсов 2р на статоре, на полюсах размещена обмотка, состоящая из одной катушки на полюс, явнополюсный ротор с четным числом полюсов, отличающихся от числа полюсов на статоре на четное количество. Постоянные магниты с тангенциальным подмагничиванием расположены на роторе радиально между полюсами [2]. В создании вращающегося момента в таких двигателях одновременно участвуют 2/3 от общего количества полюсов. Для приведения во вращение ротора электродвигателя в конструкции электродвигателя необходимо иметь датчик положения ротора.

Аналогичные многополюсные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, на статоре с четным количеством полюсов 2р, на полюсах размещена обмотка, состоящая из одной катушки на полюс, явнополюсный ротор с размещенными на нем постоянными магнитами с тангенциальным подмагничиванием с четным числом полюсов, отличающихся от числа полюсов на статоре на четное количество, управляемые от инвертора описаны в [3 и 4]. В этих электродвигателях вращающий момент создают также не более 2/3 от общего количества полюсов. Кроме этого для получения вращающего момента на роторе необходимо наличие датчика положения ротора относительно полюсов статора.

Сущность изобретения

Наиболее близким, по существу, к предлагаемому изобретению является многополюсный синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, на статоре с четным количеством полюсов 2р, на полюсах размещена обмотка, состоящая из одной катушки на полюс, явнополюсный ротор с четным числом полюсов, отличающихся от числа полюсов на статоре на четное количество. Постоянные магниты с тангенциальным подмагничиванием расположены на роторе радиально между полюсами. Для приведения во вращение ротора электродвигателя в конструкции электродвигателя необходимо иметь датчик положения ротора.

Целью изобретения является увеличение момента вращения и упрощение конструкции электродвигателя.

Цель по увеличению вращающего момента электродвигателя достигается тем, что явнополюсный ротор с тангенциальным подмагничиванием полюсов выполнен количеством полюсов, равным количеству полюсов на статоре, и равным шагом между полюсами, полюсные наконечники одноименных полюсов на статоре отличаются по своей ширине от ширины полюсов противоположной полярности. Это приводит увеличению одновременно действующих полюсов при создании вращающего момента, следовательно, увеличению вращающего момента ротора при прочих равных условиях с прототипом.

Цель по упрощению конструкции электродвигателя достигается тем, что для создания вращающего момента ротора электродвигателя одновременно возбуждаются все полюса статора, причем в чередующемся порядке. Для непрерывного вращения ротора необходимо периодически изменять полярность полюсов статора, т.е. изменять направление тока в катушках обмотки статора. Это возможно при питании обмоток статора переменным током или последовательностью импульсов постоянного тока переменной полярности. Таким образом, отпадает необходимость в информации о положении ротора относительно полюсов статора, т.е. в датчике положения ротора. Это приводит к упрощению конструкции электродвигателя.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

На чертеже изображен продольный разрез активной части предлагаемого электродвигателя.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Предлагаемый электродвигатель (см. чертеж) содержит наружный многополюсный с четным количеством полюсов цилиндрический ротор с корпусом 1 из немагнитного материала, магнитопровод 3 из электротехнической стали или из иного магнитомягкого материала и постоянные магниты системы возбуждения 2 тангенциальным подмагничиванием, размещенные между разноименными полюсами ротора. Статор размещен внутри ротора концентрично и состоит из магнитопровода из электротехнической стали или из иного магнитомягкого материала 5, содержит равное количество явно выраженных полюсов с ротором. На полюсах статора размещена обмотка статора 4 - по одной катушке на полюс.

Электродвигатель работает следующим образом. Магнитный поток постоянных магнитов замыкается через воздушный зазор между статором и ротором по магнитной цепи, образованной явно выраженными полюсами ротора и статора, и спинку магнитопровода ротора. Магнитные силовые линии показаны на чертеже. обозначены Фпм. Под действием магнитных сил притяжения ротор занимает положение, показанное на чертеже: пара полюсов N-S и пара полюсов на статоре имеют одинаковый шаг. При этом ротор развивает некоторый тормозной момент. Ротор приходит в движение при подключении обмотки статора таким образом, что катушки на полюсах статора образуют магнитное поле противоположной магнитному полю постоянных магнитов полярности, как показано на чертеже. Силовые линии этого поля обозначены Фст. При этом взаимодействие двух магнитных полей вызывает отталкивающие одноименные поля силы. Из-за магнитной асимметрии разноименных полюсов эта сила имеет направленное действие. В показанном на чертеже случае сила направлена по часовой стрелке. Созданный названными силами вращающий момент приводит ротор во вращательное движение. Полюса ротора изменяют свое положение перемещаясь на одно полюсное деление. При питании обмотки статора переменным током или последовательностью импульсов постоянного тока переменной полярности ток в обмотках статора изменяет свое направление. Полюса статора изменяют свою полярность и между полюсами статора и ротора опять возникают отталкивающие силы до момента их перемещения на одно полюсное деление. Таким образом образуется электромагнитный момент, действующий на ротор. При этом происходит редукция скорости вращения ротора: при изменении полярности магнитного поля ротор поворачивается на одно полюсное деление. Для полного оборота ротора необходимо изменить полярность магнитного поля статора в равное числу полюсов статора раз.

По сравнению с другими двигателями в предлагаемом все полюса ротора и статора действуют одновременно и согласованно, т.е. действуют в одном направлении. Это приводит увеличению момента вращения ротора.

В предложенном электродвигателе нет необходимости в информации о положении ротора относительно полюсов обмотки статора, как принято при питании от инвертора. Это приводит к упрощению конструкции электродвигателя.

Литература.

1. Оптимизация проектирования тихоходного вентильного двигателя с двумя индукторами для привода мотор-колеса. Ж. «Электротехника» №12, 1999 г., стр.6-13.

2. Многополюсные синхронные машины с дробным q<1 зубцовыми обмотками с возбуждением от постоянных магнитов. Ж. «Электротехника» №9, 2007 г., стр.3-8.

3. Патент РФ №2181091. БИ 2002 г., №10.

4. Патент РФ №2278797. БИ 2006 г., №18.

Многополюсный синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, на статоре с четным количеством полюсов 2р, на полюсах размещена обмотка, состоящая из одной катушки на полюс, явнополюсный ротор с четным числом полюсов, постоянные магниты с тангенциальным подмагничиванием расположены на роторе радиально между полюсами, отличающийся тем, что явнополюсный ротор с тангенциальным подмагничиванием полюсов выполнен с количеством полюсов, равным количеству полюсов на статоре, и равным шагом между полюсами, полюсные наконечники одноименных полюсов на статоре отличны по своей ширине от ширины полюсов противоположной полярности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям с постоянными магнитами, применяемым, например, в погружном электроприводе для подъема пластовой жидкости.

Изобретение относится к области электротехники и преимущественно может быть использовано в конструкциях электрических машин, а именно вентильных электродвигателей и синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к синхронным машинам с комбинированным возбуждением. Согласно данному изобретению на якоре синхронной машины, содержащем многофазную якорную обмотку и торцевой шихтованный сердечник с многофазной подвозбудительной обмоткой, последняя совмещена с якорной обмоткой на части активной длины сердечника якоря и составляет часть активной длины ее витка.

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, касается особенностей конструктивного выполнения индукторных машин и может быть использовано, в частности и особенно, в специальном электромашиностроении, ориентированном на изготовление электрических машин для систем электроснабжения и электропривода автономных объектов.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения. Предлагаемая электромашина содержит корпус с торцевыми щитами, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки, зафиксированные клиньями, в полости статора размещен ротор, содержащий индуктор, включающий полюса, постоянные магниты, немагнитные клинья и вал, при этом длина ротора превышает длину индуктора.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в электромашиностроении.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения, в частности, к погружным электродвигателям для подъема пластовой жидкости. Предлагаемый погружной электродвигатель содержит статор с зубчатым магнитопроводом и размещенный внутри него ротор.

Заявленное изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей выполнения синхронных электродвигателей с постоянными магнитами для дренажного насоса.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения статоров вращающихся электрических машин, возбуждаемых постоянными магнитами.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к двигателям и генераторам с постоянными магнитами, в частности к магнитоэлектрическим генераторам электроэнергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электронасосах с приводом на постоянных магнитах. Технический результат - предотвращение коррозии, вызываемой химической жидкостью, на компонентах герметичного электронасоса. Герметичный электронасос с приводом на постоянных магнитах характеризуется наличием корпуса, защищенного от коррозии, содержащего армированный кронштейн, кожух электродвигателя и задний кожух электродвигателя. Армированный кронштейн изготовлен из устойчивой к коррозии пластмассы, кожух электродвигателя и задний кожух электродвигателя изготовлены из алюминиевого сплава. Соответственно корпус, защищенный от коррозии, способен предотвратить коррозию компонентов из алюминиевого сплава, вызываемую химической жидкостью. Кроме того, герметичный электронасос с приводом на постоянных магнитах предоставляет механизм рассеивания тепла при одновременном обеспечении конструктивных нужд корпуса, защищенного от коррозии, такой что электродвигатель может рассеивать тепло с достаточной скоростью. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Электромашина содержит корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки. В цилиндрической полости статора с возможностью вращения размещен ротор, включающий вал и индуктор с внешней цилиндрической поверхностью, содержащий чередующиеся по периметру полюса и постоянные магниты, зафиксированные в пазах индуктора немагнитными клиньями. Между валом и индуктором размещена втулка, на которой жестко закреплен индуктор. Торцевые части ротора жестко скреплены с торцевыми крышками, В кольцевых зазорах жестко закреплены составные постоянные магниты одинаковой высоты. На стенках второго и четвертого кольцевых выступов, обращенных к оси вращения ротора, жестко закреплены друг над другом кольцевые постоянные магниты. Корпус электромашины снабжен щитами. Технический результат: повышение ресурса электромашины, существенное уменьшение трения в подшипниках при повышенных и высоких окружных скоростях индуктора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электродвигателям и генераторам, в частности к регулированию положения постоянных магнитов и/или шунтирующих вкладышей, выполненных из магнитонепроводящего материала, в роторе. Технический результат заключается в повышении эффективности работы при различных частотах вращения. Двигатель или генератор переменного тока содержит закрепленные обмотки (или статор), расположенные вокруг поворотного ротора, содержащего постоянные магниты. Постоянные магниты обычно имеют цилиндрическую форму и два магнитных полюса. Магнитопроводящие контуры сформированы магнитами, расположенными в магнитопроводящих полюсных наконечниках. Путем поворота постоянных магнитов и/или шунтирующих вкладышей, выполненных из проводящего немагнитного материала, в полюсных наконечниках происходит увеличение или уменьшение силы результирующего магнитного поля для регулирования двигателя или генератора переменного тока по крутящему моменту на малых оборотах или по эффективности (КПД) на высоких оборотах. Путем изменения роторного магнитного поля происходит регулирование выходного напряжения генераторов переменного тока с возможностью обеспечения, например, постоянного напряжения на выходе генератора с ветродвигателем. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 55 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромеханическим индукционным синхронным генераторам переменного тока. Технический результат заключается в создании малогабаритного генератора с высокой выходной мощностью. Генератор содержит корпус-статор с закрепленными на нем вдоль окружности ротора неподвижными энергогенерирующими элементами, многополюсный ротор, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси. Ротор содержит заданное количество постоянных магнитов, расположенных вдоль окружности ротора с зазором относительно энергогенерирующих элементов статора. Генератор содержит также одноступенчатый редуктор. Ведущая шестеренка редуктора по диаметру соответствует диаметру ротора, а ведомая шестренка редуктора закреплена на оси ротора. Энергогенерирующие элементы статора расположены не сплошным кругом вдоль окружности ротора, а симметрично и по отдельности друг от друга, при этом диаметрально противоположные энергогенерирующие элементы образуют каждые свою пару, и данные пары энергогенерирующих элементов смещены относительно друг друга с заданным шагом вдоль окружности ротора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к роторам вращающихся электрических машин, самим вращающимся электрическим машинам и способам изготовления роторов вращающихся электрических машин. Технический результат состоит в минимизации потерь от вихревого тока через магнит, что делает ненужной обработку поверхности магнита изолирующей пленкой. Ротор для вращающейся электрической машины включает в себя: сердечник ротора с отверстием для вставки магнита, проходящим внутри; магнит, вставленный в отверстие для вставки магнита; и изолирующий наполнитель, которым заполнено пространство между внутренней стенкой отверстия для вставки магнита и магнитом, для закрепления магнита. Магнит закреплен наполнителем так, что поверхность магнита внутри отверстия для вставки магнита находится в наклонном положении относительно направления прохождения внутренней стенки отверстия для вставки магнита. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь от высокочастотных составляющих спектра полезной мощности, увеличение кпд преобразования механической энергии в электрическую, повышение удельных характеристик системы преобразования, улучшение технологичности устройства и повышение его надежности. Генератор переменного тока содержит приводной вал, на котором жестко закреплен якорь. Якорь выполнен в виде кольца, с противоположных сторон которого через равные промежутки имеются пазы, в которые укладываются распределенные обмотки в столбец один провод на другой. Каждая из обмоток соединена с другой последовательно в каждой фазе. Обмотки каждой фазы чередуются между собой по окружности кольцеобразного якоря, имея сдвиг по фазе между собой на 90о. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к генераторам с постоянными магнитами. Однофазный низкооборотный генератор тока содержит ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, статор с обмотками, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, статор выполнен односекционным, количество полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, магнитопровод статора выполнен зубцовым, обмотки статора размещены на зубцах магнитопровода и разделены на две половины, причем обмотки статора в каждой половине соединены последовательно с изменением полярности на противоположную каждой последующей относительно полярности предыдущей, а полярность включения последней обмотки статора первой половины с первой обмоткой статора второй половины при их соединении выбирают из условия изменения полярности всех катушек второй половины, включенных с чередованием направления поля, на противоположную, при этом свободный конец соответствующей первой обмотки первой половины и свободный конец соответствующей последней обмотки второй половины являются выводами однофазной цепи генератора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей генератора. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования постоянного тока. Технический результат - уменьшение амплитуды пульсаций выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей. Система генерирования постоянного тока содержит три трехфазные якорные обмотки [1, 2, 3] генератора, смещенные в пространстве относительно друг друга на угол 2π/9, три трехфазных выпрямительных моста [4, 5, 6] с выходными выводами [4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2] и трехобмоточный трансфильтр [7] с обмотками [7.1, 7.2, 7.3], расположенными на стержнях (кернах) трехфазного магнитопровода [7.4]. Обмотки [7.1, 7.2, 7.3] одними своими одноименными по полярности концами объединены и подключены к одному выходному выводу [8] системы (к положительному в данном случае), а другие их концы подключены к одним одноименным по полярности (к положительным на фиг. 1) выводам [4.1, 5.1, 6.1] трехфазных выпрямительных мостов [4, 5, 6]. Другие одноименные по полярности выводы этих мостов [4.2, 5.2, 6.2] (отрицательные) объединены и подключены ко второму (отрицательному) выходному выводу [9] системы генерирования. Каждая из трех трехфазных якорных обмоток [1, 2, 3] генератора подключена к входам одного из выпрямительных мостов [4, 5, 6]. Нагрузку [10] подключают к выходным выводам [8, 9]. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин, содержащим постоянные магниты. Технический результат - повышение КПД электрической машины. Ротор электрической машины содержит магнитопровод и постоянные магниты, расположенные парами внутри магнитопровода в непосредственной близости к его наружной поверхности по окружности. Магниты пары образуют полюса ротора. Магнитопровод выполнен с перемычками между его наружной поверхностью и магнитами и между соседними парами, образующими полюса ротора. При этом в перемычке, выполненной в магнитопроводе между соседними парами магнитов, радиально установлены намагниченные в тангенциальном направлении постоянные магниты. Магнитопровод содержит зазоры, выполненные над торцевой частью радиальных магнитов, направленной в сторону, противоположную от оси вращения ротора, прорези, выполненные перпендикулярно торцевым частям полюсов магнитов, направленных в сторону оси вращения ротора, и по две прорези, выполненные в магнитопроводе непосредственно у торцевой части радиально установленных постоянных магнитов, направленной в сторону оси вращения ротора. 1 ил.

Изобретение относится к области производства электрической энергии. Технический результат заключается в повышении КПД генератора. Магнитный генератор содержит рабочие обмотки и сердечники статора, неподвижно установленные в корпусе из немагнитного материала и равномерно распределенные по окружности, и ротор с валом. Сердечники рабочей обмотки статора состоят из Н-образных магнитопроводов и двухполюсных постоянных магнитов. Двухполюсные постоянные магниты установлены на торцах магнитопроводов статора и взаимодействуют с двухполюсными постоянными магнитами, установленными на роторе, поочередно однополярно и разнополярно, обеспечивая индуцирование ЭДС переключением магнитных потоков через рабочие обмотки статора. Одновременное взаимодействие двухполюсных постоянных магнитов ротора и статора, сориентированных однополярно и разнополярно, обеспечивает также эффект магнитной балансировки. 5 ил.
Наверх