ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ СРЕДСТВ

ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ СРЕДСТВ


RU (11) 2074761 (13) C1

(51) 6 A63C17/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95110042/12 
(22) Дата подачи заявки: 1995.06.29 
(45) Опубликовано: 1997.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 5330026, кл.А 63 С 17/12, 1994. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "ЭКСИН" 
(72) Автор(ы): Кривоспицкий Ю.П.; Авдонин А.Ф.; Машуров С.И.; Труфанов Л.С.; Дашко О.Г.; Атрушкевич А.А.; Кутянин В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "ЭКСИН" 

(54) ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ СРЕДСТВ 

Изобретение относится к приводным устройствам для передвижных средств. Сущность изобретения заключается в том, что устройство имеет постоянные магниты, сердечники с катушками, датчики углового положения ротора, причем ротор выполнен в виде концентрично расположенных оболочек и соединены с обедом, при этом постоянные магниты расположены на оболочках один напротив другого и с противоположной полярностью, на каждой оболочке постоянные магниты расположены с чередованием полярности, статор размещен между постоянными магнитами и несет катушки с сердечниками. Данная инструкция позволяет получить безредукторный низкооборотный (20-80 об/мин) электродвигатель с высоким КПД (до 80%). 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к устройствам для передвижных средств, в частности, для передвижения роликовых платформ, инвалидных колясок и пр.

Известно приводное устройство для передвижных средств, содержащее ось со статором и установленный на ней с возможностью вращения ротор и электродвигатель, и обод (патент США N 5330026, 1994).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность в пользовании.

Целью изобретения является повышение эффективности использования за счет улучшения пусковых характеристик.

Достигается это тем, что устройство имеет постоянные магниты, сердечники с катушками, датчики углового положения ротора. Ротор выполнен в виде концентрично расположенных оболочек и соединен с ободом, при этом постоянные магниты расположены на оболочках один напротив другого и с противоположной полярностью, на каждой оболочке постоянные магниты расположены с чередованием полярности, статор размещен между постоянными магнитами и несет катушки с сердечниками, соединенные по окружности со статором и расположенные с зазорами относительно постоянных магнитов, датчики углового положения закреплены на статоре и электрически связаны с катушками, катушки соединены в обмотку, имеющую две или несколько фаз, разбитые на фазные зоны с п катушками, принадлежащих одной фазе, где п 1, 2, 3, катушки в пределах фазных зон или всех фаз расположены с шагом, отличным от шага размещения постоянных магнитов на величину, равную /(n-1) - /n, где угловая ширина зазора между магнитами, а датчики углового положения размещены по одному на фазу между сердечниками и с внешней стороны статора, обращенной к постоянным магнитам и по осям фазных зон при четном числе n и со сдвигом на угол, кратный половине углового шага постоянных магнитов относительно осей фазных зон при нечетном числе n.

Оболочки выполнены из магнитомягкого материала.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено приводное устройство в разрезе; на фиг. 2 сечение А-А, на фиг. 3 и 4 часть развертки оболочки ротора и сердечников статора с указанием двух фазных зон обмотки статора при n 2 и n 3.

Приводное устройство для передвижных средств содержит ось 1 со статором 2 и установленный на ней с возможностью вращения ротор 3, образующие электродвигатель 4, и обод 5.

Устройство имеет постоянные магниты 6, 7, 8 и 9, сердечники 10 с катушками 11, датчики углового положения 12, ротора 3, состоящие, например, из двух магниточувствительных датчиков Холла.

Ротор 3 выполнен в виде концентрично расположенных оболочек 13 и 14 из магнитомягкого материала и соединен с ободом 5.

Постоянные магниты 6, 7, 8 и 9 расположены на оболочках 13 и 14 один напротив другого и с противоположной полярностью, на каждой оболочке 13 и 14 постоянные магниты 6, 7, 8 и 9 расположены с чередованием полярности.

Статор 2 размещен между постоянными магнитами 6, 7, 8 и 9 и несет катушки 11 с сердечниками 10, соединенные по окружности со статором 2 и расположенные с зазорами относительно постоянных магнитов 6-9.

Датчики 12 углового положения закреплены на статоре 2 и электрически связаны с катушками 11.

Катушки 11 соединены в обмотку 15, имеющую две или несколько фаз, разбитые на фазные зоны с n-катушками, принадлежащих одной фазе, где n 1, 2, 3, катушки 11 в пределах фазных зон или всех фаз расположены с шагом, отличным от шага размещения постоянных магнитов 6-9 на величину, равную a/(n-1) - /n, где угловая ширина зазора между магнитами 6-9, а датчики 12 углового положения размещены по одному на фазу между сердечниками 10 и с внешней стороны статора 2, обращенной к постоянным магнитам 6-9 и по осям фазных зон при четном числе n и со сдвигом на угол, кратный половине углового шага постоянных магнитов 6-9 относительно осей фазных зон при нечетном числе n.

Оболочки 13 и 14 выполнены из магнитомягкого материала. Позицией 16 обозначены накладки, на которых закреплены сердечники 10 со статором 2. Оболочки 13 и 14 соединены посредством немагнитной стенки 17. Ротор 3 закрыт крышкой 18.

Датчики 12 электрически соединены с коммутатором (не показан), катушками 11 и управляются магнитным полем постоянных магнитов 6, 7.

При прохождении над датчиком 12 магнита 6 с полярностью N включается ток одного направления, а магнита 7 с полярностью S ток другого направления в катушках 11 одной фазы.

При прохождении над датчиком 12 магнитного зазора датчик 12 отключается. Расстояние между соседними постоянными магнитами 6 и 7 должно быть минимальным, но больше радиального зазора между статором 2 и магнитами 6 и 7 ротора 3 в четыре и более раз. Катушки 11 рациональнее переключать при прохождении над ними середин постоянных магнитов, когда касательные составляющие сил магнитного взаимодействия имеют меньшие значения, а радиальные максимальны.

При четном значении n, например, n 2 (фиг. 3) оптимальное положение датчика Д1 на оси симметрии фазной зоны. В данном случае

Db = /(n-1) - /n = /1 - /2..

Примем , тогда шаг сердечников 10 будет равен и датчик Д1 будет расположен под углом относительно сердечников С1 или С2, 1= 2= 3/4.

При углах, больших или меньших больше сдвигается зона отключения катушек сердечников С1, С2 относительно осей магнитов S1, N2, что приводит к снижению вращательного момента. Из фиг. 3 видно, что датчик Д2 отключается сразу, когда датчик Д1 включается. Это предельное положение. При датчик Д2 выключается, когда датчик Д1 еще не включился, что приведет к падению вращательного момента до нуля. При > датчик Д1 включится, когда середины магнитов N2, N4 еще не прошли над осями сердечников С2, С4. Наведенные в сердечниках С2, С4 потоки будут действовать в сторону, противоположную потокам в сердечниках С1, С3, и вращательный момент снизится.

При нечетном значении n, например, n 3 (фиг. 4) оптимальное положение датчика Д1 или Д2 со сдвигом на половину шага постоянных магнитов относительно оси фазной зоны.

Вычислим . Принимая , определим положение датчика Д1 относительно магнита S1: . Положение датчика Д1 можно назначить на любой угол, кратный /2, в любом направлении.

Число фаз должно быть две или более. При однофазной обмотке будут происходить пульсации вращательного момента, и возможно положение ротора 3 относительно статора 2 с пониженным вращательным моментом. Увеличение числа фаз позволяет улучшить пусковые характеристики и поднять значение минимального вращательного момента, но растет количество датчиков, усложняется система коммутации, и приходится ограничиваться числом фаз не более 5.

Количество фазных зон каждой фазы определяет соотношение количества постоянных магнитов в наборе и количества катушек в обмотке.

Количество катушек может быть разным в зависимости от передаваемой мощности и не равно количеству постоянных магнитов в одном наборе.

Приводное устройство для передвижных средств функционирует следующим образом.

При включении источника тока сигнал с датчика Д2 (фиг.3), расположенного под постоянным магнитом N4, поступает на коммутатор, который включает питание катушек 4 сердечников С3 и С4 и остальных катушек этой фазы. В сердечниках С3 и С4 наводятся магнитные поля, которые взаимодействуя с постоянными магнитами S3 и N4, продвигают ротор 3 по стрелке. При прохождении края магнита N4 над датчиком Д2 катушки сердечников отключатся пока над датчиком Д2 не остановится край магнита S3, который при дальнейшем перемещении включит датчик Д2, и в катушках сердечников С3, С4 потечет ток, наводящий в сердечниках С3 и С4 магнитные поля другого направления. Теперь магниты N4 и S3 будут отталкиваться от сердечников С3 и С4, сообщая ротору 3 перемещение в том же направлении. Так цикл повторяется во всех фазных зонах, и ротор 3 получает непрерывное вращение.

При увеличении количества фаз меньше катушек находится в отключенном состоянии, а следовательно, меньше перепады вращательного момента.

Применение многофазной обмотки с фазными зонами и переключением катушек в зонах, максимально близких к середине постоянных магнитов, позволяет также повысить КПД, уменьшить пульсацию вращательного момента и улучшить пусковые характеристики.

Данная конструкция позволяет получить безредукторный низкооборотный (20-80 об/мин) электродвигатель с высоким КПД (до 80%).

Изобретение может быть использовано при производстве роликовых платформ, инвалидных колясок и комплектующих их приводных мотор-колес. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Приводное устройство для передвижных средств, содержащее ось со статором и установленный на ней с возможностью вращения ротор, образующие электродвигатель, и обод, отличающееся тем, что оно имеет постоянные магниты, сердечники с катушками, датчики углового положения ротора, причем ротор выполнен в виде концентрично расположенных оболочек и соединен с ободом, при этом постоянные магниты расположены на оболочках один напротив другого и с противоположной полярностью, на каждой оболочке постоянные магниты расположены с чередованием полярности, статор размещен между постоянными магнитами и несет катушки с сердечниками, соединенные по окружности со статором и расположенные с зазорами относительно постоянных магнитов, датчики углового положения закреплены на статоре и электрически связаны с катушками, катушки соединены в обмотку, имеющую две или несколько фаз, разбитые на фазные зоны с n катушками, принадлежащими одной фазе, где n 1,2,3, катушки в пределах фазных зон или всех фаз расположены с шагом, отличным от шага размещения постоянных магнитов на величину , где угловая ширина зазора между магнитами, а датчики углового положения размещены по одному на фазу между сердечниками и с внешней стороны статора, обращенной к постоянным магнитам, и по осям фазных зон при четном числе n и со сдвигом на угол, кратный половине углового шага постоянных магнитов относительно осей фазных зон при нечетном числе n.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сердечники и оболочки выполнены из магнитомягкого материала.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru