Меню Закрыть

Шкондина патент

Сущность изобретения: мотор-колесо содержит закрепленный на полой оси якорь 2 с магнитопроводом 3, на котором размещены две группы электромагнитов 4.1 и 4.2. Индуктор 5 подвижно закреплен на оси 1 и имеет магнитопровод 6 с постоянными магнитами 7, размещенными равномерно с чередующимися полярностями. На роторе 5 размещен распределительный коллектор, представляющий собой равномерно размещенные по окружности на изоляционном основании токопроводящие изолированные пластины 9, 10, 11. Пластины 9 и 10 сгруппированы через одну в группы и соответственно соединены между собой . Кольцевой контакт электрически соединен с одной группой пластин 9, другая группа 10 через корпус соединена с первым выводом источника регулируемого напряжения. Распределительный коллектор может располагаться как на роторе, так и на статоре. В результате реализуется обращенная конструкция с постоянными магнитами на роторе, что позволяет за счет размещения постоянных магнитов на роторе упростить конструкцию, повысить мощность и скорость за счет подвода большего тока и улучшить тепловой режим. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2035114

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве мотора-колеса транспортных, дорожных и других передвижных средств.

Известен мотор-колесо, содержащее встроенную в колесо асинхронную электрическую машину, при этом статор с магнитопроводом неподвижно закреплен на оси колеса, на магнитопроводе статора размещены магнитные элементы статора, ротор установлен подвижно по оси колеса и имеет магнитопровод с короткозамкнутыми обмотками [1]
Известный мотор-колесо имеет ряд недостатков: плохие тепловой режим и регулировочные характеристики, высоковольтное питание, сложную систему управления и другие.

Известен мотор-колесо, которое в силу наибольшей схожести по технической сущности и общим признаком выбрано за прототип, содержащее обод, ось, электропривод с электродвигателем и блок регулируемого напряжения, статор электродвигателя жестко закреплен на оси, на статоре размещен магнитопровод статора с электромагнитами статора, образованными катушками, размещенными на сердечниках, соединенных с магнитопроводом статора, или на зубцах магнитопровода статора, ротор электродвигателя с магнитопроводом ротора, установленный на оси колеса с возможностью вращения относительно статора и несущий обод, на магнитопроводе ротора размещены магнитные элементы ротора, обращенные к магнитным элементам статора так, что магнитные элементы статора и ротора имеют магнитное взаимодействие, распределительный коллектор, токосъемники с минимум двумя элементами токосъема [2] Его недостатками является сложность в силу размещения электромагнитов на роторе, недостаточные мощности и скорость в силу невозможности подачи большого тока в катушки ротора через щетки, недостаточно хороший тепловой режим за счет недостаточного воздушного охлаждения постоянных магнитов (так как они неподвижны).

Цель изобретения увеличение мощности и скорости вращения, улучшение теплового режима и повышение надежности.

На фиг. 1 изображен мотор-колесо с группами электромагнитов на статоре; на фиг. 2 схема электрических элементов для рекуперации электроэнергии; на фиг. 3 схематично электрическое соединение.

Мотор-колесо с группами электромагнитов на статоре и одним кольцевым контактом содержит закрепленный на полой оси 1 якорь (статор) 2 с магнитопроводом 3, на котором размещены группы (две) электромагнитов 4.1 и 4.2. Индуктор (ротор) 5 подвижно закреплен (на подшипниках, не показано) на оси 1 и имеет магнитопровод 6 с постоянными магнитами 7, размещенными равномерно с чередующимися полярностями. На роторе 5 размещен распределительный коллектор, представляющий собой равномерно размещенные по окружности на изоляционном основании 8 токопроводящие изолированные пластины 9, 10 и 11. Пластины 9 и 10 сгруппированы через одну в группы и соответственно электрически соединены между собой. Дополнительные пластины 11 находятся между ними (и могут быть нетокопроводными). Кольцевой контакт 12 электрически соединен с одной группой пластин 9, другая группа 10 через корпус соединена с первым выводом источника регулируемого напряжения 13. На якоре 2 закреплен дополнительный токосъемник 14, элемент 15 которого имеет электрический контакт с кольцевым контактом 12 и электрически соединен с другим выводом блока регулируемого напряжения 13. На якоре 2 жестко закреплены токосъемники 16.1 и 16.2 групп электромагнитов, элементы которых 16.1.1, 16.1.2, 16.2.1 и 16.2.2 имеют электрический контакт с пластинами распределительного коллектора и электрически соединены с выводами соединений катушек соответствующих групп электромагнитов 4.1 и 4.2.

Постоянные магниты и электромагниты в группах размещены равномерно с угловыми расстояниями между их серединами 360 о /8 45 о . Группы электромагнитов смещены (в данном случае на 22,5 о ) для обеспечения трогания с места и плавности движения.

Мотор-колесо работает следующим образом. При включении блока регулируемого напряжения 13 напряжение подается на пластины 10 через корпус и 9 через элемент 15 дополнительного токосъемника 14 и кольцевой контакт 12. С пластин 9 и 10 напряжение подается на группу электромагнитов 4.1 через элементы 16.1.1 и 16.1.2 токосъемника 16.1. За счет электромагнитных сил притягивания и отталкивания постоянных магнитов и электромагнитов индуктор 5 приходит во вращение. Когда элементы токосъемника 16.2 другой группы электромагнитов оказываются на пластинах 9 и 10 в создании сил электромагнитного взаимодействия начинают участвовать электромагниты следующей группы 4.2, а когда элементы 16.1.1 и 16.1.2 оказываются на дополнительных пластинах 11, то только группа 4.2 создает вращающий момент.

Таким образом группы 4.1 и 4.2 поочередно (а в одном такте вместе) создают вращающий момент, величина которого (а, следовательно, и скорость) зависит от напряжения источника 13.

К изложенному необходимо добавить, что угловые расстояния между элементами токосъема одного токосъемника кратно нечетному числу для подачи на выводы соединения катушек электромагнитов напряжения от блока 13. При этом, когда элементы одного токосъемника находятся посередине пластин 9 и 10, то элементы другого посередине 11, и наоборот;
группы сдвинуты на угловое расстояние /2, так как имеют место две группы электромагнитов, при N группах сдвиг равен /N, а в общем случае может быть произволен. Увеличение числа групп увеличивает среднюю мощность и уменьшает рывкообразность;
целесообразно число магнитов выбирать четным и в зависимости от диметра в диапазоне 20-36.

В моторе-колесах по пунктам:
2 формулы имеет место два кольцевых контакта, что позволяет избежать электрического соединения через «корпус»;
4 формулы введена дополнительная возможность рекуперации за счет снятия энергии с промежуточных секций, введенных между секциями 9 и 10. Конструкции таких мотор-колес отличаются от предыдущих конструкций усложнением распределительного коллектора.

На фиг. 2 представлен схематический рисунок мотора-колеса с рекуперацией электроэнергии.

Оно дополнительно имеет накопительный контакт 17, размещенный концентрично к контакту 12, накопительный токосъемник 18 с его элементом 19, имеющим электрический контакт с выводом накопительного блока 20. Посередине пластин 11 размещены промежуточные пластины 21, изолированные от них и сгруппированные в две группы: одна соединена с контактами 17, другая через корпус с вторым выводом блока 20.

Рекуперация осуществляется следующим образом: когда элементы токосъема 16.2.1 и 16.2.2 находятся на промежуточных пластинах 21 (фиг. 3) замыкается электрическая цепь с блоком 20, и за счет изменения магнитного потока в сердечниках электромагнитов индуцируемая в их катушках ЭДС заряжает блок 20. Блок 20 представляет собой в простейшем случае подключенный через диодный мост аккумулятор.

Размещение электромагнитов в группах и постоянных магнитов по окружности индуктора равномерно позволяет получить максимальную мощность. Выбор одного или двух кольцевых (накопительных) контактов зависит в каждом конкретном случае от возможности осуществления электрического соединения через корпус. Выполнение индуктора или якоря с двумя магнитопроводами или расположением магнитных элементов с их двух сторон позволяет добиться увеличения мощности.

Таким образом предлагаемое изобретение обеспечивает значительное увеличение мощности и повышение надежности и позволяет создать новую конструкцию мотора-колеса.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. МОТОР-КОЛЕСО, содержащее обод, ось, электропривод, состоящий из источника регулируемого напряжения и электродвигателя, содержащего индуктор с постоянными магнитами, размещенными равномерно на поверхности его магнитопровода, якорь с магнитопроводом и катушками обмотки, которые расположены по окружности магнитопровода по меньшей мере одной группой и размещены в группах так, что угловое расстояние между осями любых двух катушек кратно угловому расстоянию при этом любые две катушки одной группы создают противоположно направленные магнитные потоки, если угловое расстояние между их осями кратно нечетному числу a и одинаково направленные, если это расстояние кратно четному числу a группы катушек смещены друг относительно друга таким образом, что когда оси катушек как минимум одной группы совпадают с осями постоянных магнитов, оси катушек как минимум одной другой группы не совпадают с осями постоянных магнитов, токосъемники для каждой группы катушек каждой из которых с минимум двумя элементами токосъема, распределительный коллектор, выполненный с возможностью углового смещения относительно постоянных магнитов и образованный расположенными по его окружности изолированными токопроводящими основными пластинами, соединенными электрически через одну друг с другом, образуя две группы основных пластин, при этом ширина любого элемента токосъема меньше расстояния между любыми двумя основными пластинами, отличающееся тем, что, с целью улучшения регулировочных свойств, увеличения мощности и повышения надежности, индуктор электродвигателя закреплен на ободе колеса, якорь закреплен на оси колеса, распределительный коллектор расположен на индукторе, токосъемники расположены на якоре, постоянные магниты размещены так, что угловые расстояния между осями любых двух магнитов кратно угловому расстоянию a при этом любые два постоянные магниты имеют противоположную полярность, если угловое расстояние a равно нечетному числу, и одинаковую если четному числу, установлены дополнительный токосъемник, закрепленный на якоре и содержащий минимум один элемент токосъема, и минимум один кольцевой контакт, закрепленный на индукторе и соединенный с соответствующей одной группой основных пластин распределительного коллектора, каждый из элементов токосъема каждого токосъемника электрически соединен с соответствующим одним выводом катушек обмотки, другой с другим их выводом, при этом когда оси катушек обмотки любой одной группы находятся посредине между осями соответствующих постоянных магнитов, элементы токосъема токосъемника, соответствующего этой группе катушек, имеют электрический контакт с основными пластинами, которые электрически соединены с разными выводами источника регулируемого напряжения.

Смотрите так же:  132 приказ по рентгену

2. Мотор-колесо по п.1, отличающееся тем, что в конструкции электродвигателя с двумя кольцевыми контактами дополнительный токосъемник содержит два элемента токосьема, электрически соединенные с разными выводами источника регулируемого напряжения и установленные с возможностью электрического контакта с соответствующим кольцевым контактом, каждый из которых соединен электрически с соответствующей одной группой основных пластин.

3. Мотор-колесо по п.1, отличающееся тем, что в конструкции электродвигателя с одним кольцевым контактом дополнительный токосъемник содержит один элемент токосъема, электрически соединенный с одним из выводов источника регулируемого напряжения и установленный с возможностью электрического контакта с кольцевым контактом, электрически соединенным с одной группой основных пластин, а вторая группа основных пластин имеет электрическое соединение с другим выводом источника регулируемого напряжения.

4. Мотор-колесо по пп.1 3, отличающееся тем, что дополнительно введены накопительный блок (аккумулятор), минимум один накопительный контакт, выполненный в виде токопроводного кольца, накопительный токосъемник с минимум одним элементом токосъема и токопроводящие промежуточные пластины, каждая из которых размещена между двумя соседними основными пластинами, соединенные электрически через одну друг с другом, образуя две группы промежуточных пластин.

5. Мотор-колесо по п.4, отличающееся тем, что в конструкции с одним накопительным контактом и одним элементом накопительного токосъемника накопительный контакт размещен на индукторе и электрически соединен с одной группой промежуточных пластин, вторая группа которых имеет электрическое соединение с одним выводом накопительного блока, второй вывод которого соединен электрически с элементом токосъема накопительного токосъемника, размещенного на якоре, имеющим электрический контакт с накопительным контактом.

6. Мотор-колесо по п.4, отличающееся тем, что в конструкции с двумя накопительными контактами и двумя элементами накопительного токосъемника элементы токосъема накопительного токосъемника электрически соединены с соответствующими выводами накопительного блока и имеют электрический контакт с соответствующими накопительными контактами, размещенными на индукторе и электрически соединенными с соответствующими группами промежуточных пластин.

7. Мотор-колесо по п. 4, отличающееся тем, что в конструкции с одним накопительным контактом и одним элементом накопительного токосъемника накопительный контакт размещен на якоре и электрически соединен с одним из выводов накопительного блока, второй вывод которого имеет электрическое соединение с одной группой промежуточных пластин, вторая из которых электрически соединена с элементом накопительного токосъемника, размещенного на индукторе, имеющим электрический контакт с накопительным контактом.

8. Мотор-колесо по п.4, отличающееся тем, что в конструкции с двумя накопительными контактами и двумя элементами накопительного токосъемника накопительные контакты размещены на якоре и электрически соединены с соответствующими выводами накопительного блока, элементы накопительного токосъемника имеют электрический контакт с соответствующими накопительными контактами и электрически соединены с соответствующими группами промежуточных пластин.

9. Мотор-колесо по пп.1 8, отличающееся тем, что катушки обмотки в любой группе размещены равномерно с чередующимися по окружности полюсами, при этом угловые расстояния между осями двух любых соседних катушек обмотки равны между собой и равны a, а = 360 /m, где m натуральное четное число, равное числу катушек.

10. Мотор-колесо по пп.1 9, отличающееся тем, что индуктор снабжен вторыми магнитопроводом с постоянными магнитами, распределительным коллектором и токосъемниками с элементами токосъема, выполненными, расположенными и соединенными аналогично основным магнитопроводу, распределительному коллектору и токосъемникам.

11. Мотор-колесо по пп.1 10, отличающееся тем, что катушки обмотки расположены с двух сторон магнитопровода якоря, магнитопроводы индуктора с токосъемниками расположены по сторонам магнитопровода якоря, постоянные магниты размещены напротив катушек обмотки, а оси намагниченности постоянных магнитов параллельны оси колеса.

12. Мотор-колесо по пп.1 10, отличающееся тем, что магнитопроводы индуктора расположены по сторонам магнитопровода якоря, постоянные магниты размещены напротив катушек обмотки, а оси намагниченности постоянных магнитов параллельны оси колеса.

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

14. Мотор-колесо по пп.1 10, отличающееся тем, что якорь снабжен минимум одним дополнительным магнитопроводом с катушками обмотки и токосъемниками, индуктор снабжен минимум двумя магнитопроводами с постоянными магнитами и токосъемниками, выполненными, расположенными и соединенными подобно основному якорю и индуктору.

15. Мотор-колесо по пп.1 14, отличающееся тем, что токосъемники выполнены с возможностью углового смещения относительно катушек обмотки.

электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей, преимущественно для транспортных средств. Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель содержит ротор (3) с электромагнитами (6), статор (2) с круговым магнитопроводом (4), на котором с одинаковым шагом закреплено четное число постоянных магнитов (5), распределительный коллектор (7) с токопроводящими пластинами (9), расположенный на корпусе статора, и токосъемники (8), подключенные к обмоткам катушек электромагнитов ротора. Согласно изобретению обмотки катушек смежных электромагнитов ротора соединены попарно согласно последовательно, а с обмотками катушек пары диаметрально противоположных электромагнитов — встречно последовательно. При этом к выводам обмоток, соединенным с токосъемниками, подключены конденсаторы с образованием резонансных контуров. Количество (n) постоянных магнитов статора и количество (m) упомянутых резонансных контуров определены соотношением: n=10+4k, m=2+k, где k=0, 1, 2, 3. Количество токосъемных пластин распределительного коллектора равно числу постоянных магнитов статора, а осевые линии диэлектрических промежутков (10) распределительного коллектора ориентированны по осевым линиям упомянутых постоянных магнитов. Техническим результатом является повышение крутящего момента электродвигателя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2303536

Изобретение относится к электродвигателям, в частности безредукторным электродвигателям для транспортных средств, и может быть использовано в качестве мотор-колес в электроприводных велосипедах, инвалидных колясках, скутерах, мотоциклах, электроавтомобилях и т.д., а также в иных областях техники.

Широкое применение в технике, в том числе и на транспорте, нашли устройства снабжаемые редуктором и асинхронным электродвигателем. Указанные электродвигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, являясь экологически чистыми, надежными и экономичными.

Наиболее перспективными являются безредукторные мотор-колеса, у которых вращение колеса вызывается непосредственно электромагнитным взаимодействием магнитных систем ротора и статора. Известно мотор-колесо, содержащее обод и ось со встроенным асинхронным электродвигателем (SU 628008 А, 15.10.1978). Электродвигатель выполнен в виде дисковой асинхронной электромашины, статор которой с магнитопроводом, обмотками и токопроводом закреплен на неподвижной оси колеса, а ротор с короткозамкнутой обмоткой и магнитопроводами, размещенными с двух сторон статора, образуют колесо, выполненное с возможностью вращения. Такая конструкция мотор-колеса обеспечивает большую надежность за счет отсутствия механического редуктора и имеет улучшенное по сравнению с традиционной конструкцией охлаждение за счет радиальных каналов, омываемых охлаждающей средой. Однако использование такого элемента как асинхронный двигатель приводит к высокому тепловыделению, требует сложной системы управления и высоковольтных источников питания. Кроме того, такое мотор-колесо не имеет перспективы рекуперации электроэнергии как при движении, так и при торможении транспортного средства.

Смотрите так же:  Как отвечать за приказ

Известен встроенный электродвигатель (WO 93/08999 А1, 13.05.93), содержащий две основные части: неподвижный статор, закрепленный на оси и имеющий магнитопровод с постоянными магнитами, размещенными равномерно; и подвижный ротор, несущий обод и содержащий по крайней мере две группы электромагнитов, а также распределительный коллектор, закрепленный на статоре и имеющий токопроводящие пластины, соединенные с источником постоянного тока. На роторе закреплены токосъемники, имеющие электрический контакт с пластинами распределительного коллектора.

Указанное мотор-колесо имеет различные модификации и варианты исполнения (US 6384496 B1, 07.05.2002; US 6617746 B1, 09.09.2003; RU 2129965 С1, 10.05.1999; RU 2172261 С1, 20.08.2001). К преимуществам такого устройства относятся отсутствие редуктора, использование низковольтных источников питания, отсутствие дополнительных электронных схем, возможность рекуперции энергии, небольшие габариты и вес. Комбинирование основных элементов мотор-колеса в сочетании с дополнительными устройствами позволяет создавать аналогичные по принципу работы и обладающие указанными преимуществами мотор-колеса.

Однако описанное мотор-колесо и его разновидности имеют ряд недостатков, главный из которых заключается в необходимости больших пусковых и переходных токов при трогании и ускорении транспортного средства. Это приводит к быстрому износу и порче аккумуляторов и ухудшению теплового режима. Другим недостатком является недостаточно эффективное возвращение и использование электроэнергии. Также названные электродвигатели имеют низкий крутящий момент, что существенно ограничивает область их практического использования.

Известные технические решения, направленные на устранение указанных недостатков, связаны с применением высоковольтных источников питания и сложных схем управления, что делает их дорогостоящими и малонадежными в эксплуатации (US 6791226 B1, 14.09.2004, US 6727668 B1, 27.04.2004, US 6355996 B1, 12.03.2002).

Настоящее изобретение направлено на улучшение эксплуатационно-технических характеристик электродвигателя, в первую очередь повышение его крутящего момента, при сохранении относительной простоты конструкции и надежности.

Автором изобретения было экспериментально установлено, что решение указанной задачи может быть обеспечено путем подбора определенного соотношения между числом электромагнитов ротора, постоянных магнитов статора и токопроводящих пластин распределительного коллектора, а также схемой подключения катушек электромагнитов к источнику питания.

Электродвигатель, в соответствии с настоящим изобретением, содержит статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом, ротор, отделенный от статора воздушным промежутком, и несущий четное число электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками; токосъемники, связанные с ротором и установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов.

Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Выводы обмоток противоположных электромагнитов, подключенные к токосъемникам, шунтированы конденсаторами таким образом, что катушки каждой пары диаметрально противоположных электромагнитов совместно с конденсатором образуют резонансный контур. Количество постоянных магнитов статора, равное n, и количество указанных резонансных контуров m удовлетворяют соотношениям: n=10+4k, m=2+k, где k — целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д. Количество токопроводящих пластин в распределительном коллекторе равно числу постоянных магнитов статора, а осевые линии диэлектрических промежутков распределительного коллектора ориентированы по осевым линиям постоянных магнитов статора.

Такое соотношение числа электромагнитов, постоянных магнитов и пластин коллектора, их взаиморасположение и используемая схема коммутации электромагнитов обеспечивает резонанс токов текущих через обмотки диаметрально противоположных электромагнитов, и как следствие, уменьшает скачки напряжения (электропотребление) при трогании и разгоне электродвигателя и улучшает его динамические характеристики. Кроме того, такая конструкция электродвигателя позволяет максимально эффективно рекуперировать электроэнергию за счет возникновения противоЭДС при холостом ходе.

Емкость конденсаторов шунтирующих катушки электромагнитов должна быть согласована с индуктивностью этих катушек. Емкость обычно выбирают тем больше, чем больше суммарное число витков в катушках электромагнитов. Предпочтительно также, чтобы все резонансные контуры, образованные шунтирующими конденсаторами и обмотками соответствующих катушек, имели одинаковую резонансную частоту.

Общее число витков в обмотках катушек противоположных электромагнитов может быть различно. При этом резонансные явления усиливаются, если разница в количестве витков катушек диаметрально противоположных магнитов отличается друг от друга на кратную величину. Кратность между числом витков должна составлять величину 1/2 P от общего числа витков в одной из катушек, где р=2, 3, 4, 5, (то есть 1/4, 1/8, 1/16, 1/32).

Практически ликвидировать искрение можно также путем выбора подходящего угла опережения между токосъемниками и токопроводящими пластинами коллектора. Поэтому обычно токосъемники устанавливают на электродвигателе с возможностью регулировки их положения относительно коллектора.

Конструктивно электродвигатель может быть выполнен так, что ротор будет расположен с внешней стороны статора или ротор будет расположен внутри статора.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, у которого статор электродвигателя расположен внутри ротора;

На фиг.2 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, у которого статор электродвигателя расположен снаружи ротора.

На фиг.3 изображена эпюра напряжений на выходах катушек противоположных электромагнитов, образующих вместе с подключенным к ним конденсатором резонансный контур.

На фиг.1 представлен электродвигатель, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, который может быть использован как мотор-колесо для различных транспортных средств, например велосипеда с электроприводом. Электродвигатель содержит обечайку 1, выполняющую роль защитного кожуха и непосредственно передающую вращение на колесо. Обечайка соединена посредством спиц с ободом колеса (на фигуре не показано). Статор 2 электродвигателя расположен внутри ротора 3. Статор 2 имеет круговой магнитопровод 4, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов 5 с одинаковым шагом и чередующейся полярностью. В данном случае десять магнитов (k=0). Ротор 3 отделен от статора воздушным промежутком и несет четное число электромагнитов 6. В данном случае четыре. Электромагниты расположены попарно напротив друг друга и образуют две пары. Каждый из указанных электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, (то есть, если одна из катушек намотана по часовой стрелке, то другая против часовой). Между собой катушки одного электромагнита соединены последовательно, конец обмотки первой катушки электромагнита соединен с началом обмотки второй катушки электромагнита. На фиг.1 начало обмотки первой катушки обозначено буквой «Н», конец обмотки второй катушки обозначен буквой «К».

При работе электродвигателя катушки электромагнитов 6 запитываются от источника постоянного тока (на фигуре не показан) через распределительный коллектор 7 и токосъемники 8. Распределительный коллектор 7 неподвижен относительно статора, а токосъемники 8 связаны с ротором и при его вращении перемещаются относительно токоведущих пластин 9. Указанные пластины соединены с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделены диэлектрическими промежутками 10. Количество пластин в распределительном коллекторе соответствует числу магнитов статора и в данном случае равно десяти. Осевые линии диэлектрических промежутков 10 между токоведущими пластинами должны совпадать с осевыми линиями постоянных магнитов 5.

Каждый из токосъемников 8 подключен к одноименным выводам обмоток одного из электромагнитов 6. На фигуре изображен вариант подключения к началу обмотки первой катушки электромагнита, обозначенной буквой «Н». (Возможен также вариант подключения токосъемников к концу обмотки второй катушки, обозначенной буквой «К», в этом случае двигатель будет вращаться в противоположную сторону).

Между собой электромагниты 6 соединены по следующей схеме:

обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, то есть вывод обмотки «К» одного электромагнита соединяется с выводом «Н» соседнего электромагнита;

выводы обмоток противоположных электромагнитов не подключенные к токосъемникам, в данном случае «К», соединены между собой;

выводы обмоток противоположных электромагнитов 6, подключенные к токосъемникам 8 (в данном случае «Н»), дополнительно шунтированы конденсаторами 11 с образованием резонансных контуров. Такое шунтирование улучшает электродинамические характеристики двигателя и практически полностью устраняет возможность искрения на токосъемниках. Емкость конденсаторов шунтирующих катушки электромагнитов выбирают тем больше, чем больше суммарное число витков в этих катушках. Число витков в обмотках катушек противоположных электромагнитов может быть различно. Для усиления резонансных явлений предпочтительно, чтобы эта разница составляла величину 1/2 P от общего числа витков в одной из катушек, где р=2, 3, 4, 5. Например, если суммарное количество витков в катушках одного электромагнита равно 128 и р=5, то суммарное количество витков в катушках диаметрально противоположного электромагнита будет 124. Если р=4, то суммарное количество витков в катушках диаметрально противоположного электромагнита будет равно 120 и т.д.

Смотрите так же:  Кбр налог на имущество 2018

Общее число постоянных магнитов статора равное десяти и количество резонансных контуров, равное двум, удовлетворяют соотношениям:

Принцип действия электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, аналогичен традиционному электродвигателю постоянного тока и основан на силах электромагнитного притяжения и отталкивания, возникающих при взаимодействии электромагнитов 6 ротора и постоянных магнитов статора. При прохождении электромагнитом положения, когда его ось расположена между осями постоянных магнитов, катушки электромагнита запитаны так, что создают магнитный полюс, противоположный полюсу последующего в направлении вращения постоянного магнита и одноименный с полюсом предыдущего постоянного магнита. Таким образом, электромагнит одновременно отталкивается от предыдущего и притягивается к последующему постоянному магниту. При прохождении электромагнитом положения напротив оси постоянного магнита он обесточен, поскольку токосъемник располагается напротив диэлектрического промежутка. Это положение электромагнит проходит по инерции. Преимущества настоящего электродвигателя заключаются в строго определенном соотношении числа электромагнитов и постоянных магнитов и их взаиморасположении, а также в используемой схеме коммутации электромагнитов и резонансе токов, текущих через обмотки электромагнитов.

На фиг.2 изображена схема электродвигателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, у которого статор 2 электродвигателя расположен снаружи ротора 3. Такой электродвигатель может быть использован для электроподъемников, электрогенераторов и т.п. Конструктивные особенности и принцип действия этого электродвигателя аналогичны описанному выше.

Фиг.3 демонстрирует эпюру напряжений, возникающих в резонансном контуре, образованном катушками электромагнитов и шунтирующим их конденсатором.

Изменение полярности подключения каждого из контуров при вращении ротора создает в них знакопеременный ток. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем, усиливается вследствие резонанса этого тока.

Электродвигатель, изготовленный в соответствии с настоящим изобретением, демонстрирует высокие эксплутационные характеристики и надежность конструкции.

Электродвигатель имеет 22 постоянных магнита статора и 5 резонансных контуров (10 электромагнитов ротора). Обмотки диаметрально противоположных электромагнитов рассчитаны на кратность 1/16.

При этом электродвигатель обладает следующими параметрами.

Потребляемая мощность — 5,5 кВт.

Напряжение питания — 48 В.

Крутящий момент — до 500 Н/м.

Таким образом, достижение двигателем высоких значений крутящего момента при относительно малых значениях напряжения источника питания и простоте конструкции обеспечивает ему возможности широкого применения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Электродвигатель, содержащий статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное число постоянных магнитов с одинаковым шагом; ротор, отделенный от статора воздушным промежутком, и несущий четное число электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки; распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками; токосъемники, связанные с ротором и установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов, где обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, выводы обмоток противоположных электромагнитов не подключенные к токосъемникам соединены между собой, а выводы обмоток противоположных электромагнитов подключенные к токосъемникам шунтированы конденсаторами с образованием при этом резонансных контуров; количество постоянных магнитов статора, равное n, и количество резонансных контуров m удовлетворяют соотношениям

где k — целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д.,

количество токопроводящих пластин в распределительном коллекторе равно числу постоянных магнитов статора, а осевые линии диэлектрических промежутков распределительного коллектора ориентированы по осевым линиям постоянных магнитов статора.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что число витков в обмотках катушек диаметрально противоположных электромагнитов различно, и эта разница составляет величину 1/2 P от общего числа витков в одной из катушек, где р=2,3,4,5.

3. Электродвигатель по п.2, отличающийся тем, что емкость конденсаторов, шунтирующих катушки электромагнитов тем больше, чем больше суммарное число витков в этих катушках.

4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор расположен с внешней стороны статора.

5. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор расположен внутри статора.

6. Электродвигатель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что токосъемники установлены с возможностью изменения их углового положения по окружности относительно коллектора.

Патенты автора — Шкондин В.В.

Страна — Россия (RU), количество патентов — 15, получены — 1990-2007

Автор владеет патентами в следующих областях 5 : ↑↓

  • A61 – Медицина и ветеринария; гигиена
  • B60 – Транспортные средства (общие вопросы)
  • B62 – Безрельсовые наземные транспортные средства
  • H02 – Производство, преобразование и распределение электрической энергии
  • H03 – Электронные схемы общего назначения

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей постоянного тока, частности — безредукторных коллекторных электродвигателей низкого напряжения, и может быть использовано в различных.

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к бесколлекторным электрическим машинам, в частности электрогенераторам постоянного тока, и может быть использовано в любой области науки и техники, где требуются автономные источники.

Изобретение относится к области электроприводных транспортных средств, включая автомобили, мотоциклы, скутеры, электропоезда и т.д. Полноприводное транспортное средство содержит, по крайней мере, два безредукторных электромотора, источник.

Изобретение относится к электротехнике, к электродвигателям постоянного тока, в частности к безредукторным коллекторным электродвигателям низкого напряжения, и может быть использовано в качестве мотор-колес на транспорте или иных областях техники.

Изобретение относится к области электротехники, а именно – к особенностям конструктивного выполнения электродвигателей, предназначенных для безредукторного привода преимущественно транспортных средств. Сущность изобретения состоит в следующем.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей, преимущественно для транспортных средств. Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель содержит ротор (3).

Группа изобретений относится к области машиностроения и предназначена для использования при реализации мотор-колес. В статоре электродвигателя по первому варианту на двух кольцеобразных магнитопроводах расположены равноудаленные по окружности.

Изобретение предназначено для использования при построении роликовых платформ, инвалидных колясок и комплектующих их приводных мотор-колес. Статор имеет магнитопровод с четным числом равноудаленных и чередующихся по полярности постоянных магнитов, а.

Изобретение относится к средствам передвижения для людей с ограниченной подвижностью. Транспортное средство для инвалидов содержит инвалидную коляску с задними ведущими колесами и соединенный с ней посредством разъемного узла кузов. Кузов снабжен.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в качестве экологически чистого транспортного средства с электроприводом для обслуживания городского хозяйства, а так же территорий с травяным газоном, например, скверов и спортивных.

Чтобы предотвратить случайное смешивание и спутывание товаров и услуг отечественного рынка, стала обязательной процедура их регистрации в соответствующем ведомстве. Таким учреждением является Роспатент, который и выдает соответствующую.

Современные покупатели отдают предпочтение в покупках более известным брендам товаров, поэтому своевременная регистрация логотипа может сохранить за предпринимателем большую прибыль.

Регистрация товарного знака в.

Любой результат деятельности человека должен охраняться законом и если в материальном плане все куда проще, то интеллектуальную собственность необходимо сначала зарегистрировать, чтобы потом суметь отстоять свои права на нее. Защитным актом.

Перед тем, как получить патент на товарный знак следует пройти несколько этапов подготовки своего творения к данному процессу. В первую очередь это создание будущего обозначения товаров или услуг. Создать его.

Защиту каждой зарегистрированной интеллектуальной собственности обеспечивают права авторов и патентообладателей. Это список условий и законов, который дает держателям патентов определенные преимущества, в частности имущественные. Чтобы.