CZ2012312A3 - Compact power unit - Google Patents
Compact power unit Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012312A3 CZ2012312A3 CZ20120312A CZ2012312A CZ2012312A3 CZ 2012312 A3 CZ2012312 A3 CZ 2012312A3 CZ 20120312 A CZ20120312 A CZ 20120312A CZ 2012312 A CZ2012312 A CZ 2012312A CZ 2012312 A3 CZ2012312 A3 CZ 2012312A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- drive unit
- electric motors
- switched
- compact
- rotors
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components
Abstract
Kompaktní pohonná jednotka obsahuje soustavu spínaných dvoupólových reluktancních elektromotoru (1), jejichz rotory (2) jsou vzájemne sprazeny pro pohon výstupního ústrojí pohonné jednotky a vuci statorum (4) jsou pootoceny v pravidelných úhlových rozestupech pro vyrovnání kolísání kroutícího momentu pohonné jednotky, a procesor pro rízení spínání jednotlivých reluktancních elektromotoru (1).The compact drive unit comprises a set of switched two-pole reluctance electric motors (1) whose rotors (2) are coupled to each other to drive the output unit of the drive unit and the stator (4) is rotated at regular angular intervals to compensate for the torque variations of the drive unit and the processor for switching control of reluctant electric motors (1).
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká kompaktní pohonné jednotky, obsahující soustavu spínaných reluktančních elektromotorů.The invention relates to a compact drive unit comprising a set of switched reluctance electric motors.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Vozidla či stroje jakéhokoliv druhu mohou být poháněny elektromotorem napájeným elektrickou energií uchovávanou jak ve formě akumulace, tak i přímo, to jest nezprostředkovaně, poskytované z elektrické rozvodné sítě. V případě autonomních vozidel či strojů poháněných prostřednictvím akumulované elektrické energie se kladou vysoké nároky na nízkou hmotnost a kompaktnost použitých komponent.Vehicles or machines of any kind may be driven by an electric motor powered by electrical energy stored both in the form of accumulation and directly, i.e., indirectly, provided from the electricity grid. In the case of autonomous vehicles or machines powered by stored electrical energy, high demands are placed on the low weight and compactness of the components used.
Aby se umožnilo praktické využití elektromotoru, je třeba dosáhnout co nej vyšších možných výkonových parametrů na jednotku hmotnosti a zároveň docílit co největšího možného akčního rádiusu vozidla najeden cyklus akumulace elektrické energie v příslušných úložištích, jako jsou akumulátory, kapacitory, akumulační jednotky, palivové články a podobně.In order to allow practical use of the electric motor, it is necessary to achieve the highest possible performance parameters per unit of weight and at the same time to achieve the maximum possible radius of the vehicle per cycle of electric energy storage in relevant repositories such as accumulators, capacitors, storage units, fuel cells and the like. .
Nezbytným předpokladem pro maximální možné využití dispozice zástavbového prostoru je minimalizace rozměrových parametrů použitých komponent elektrického pohonu. Vzhledem k potřebě dosažení maximálních možných výkonových parametrů pohonu elektrického vozidla či stroje na jednotku hmotnosti je zapotřebí redukovat hmotnost použitých komponent elektrického pohonu na minimální možnou úroveň, avšak při zachování dostatečné robustnosti komponent. Tyto aspekty ovlivňují spolehlivost a životnost pohonné jednotky, která musí zároveň vykazovat vysoký stupeň bezpečnosti splňující požadavky legislativy a příslušných norem.An essential prerequisite for the maximum possible use of the layout of the built-up space is the minimization of the dimensional parameters of the used components of the electric drive. Due to the need to achieve the maximum possible power parameters of the electric vehicle or machine drive per unit weight, it is necessary to reduce the weight of the used electric drive components to the minimum possible level, while maintaining sufficient robustness of the components. These aspects affect the reliability and durability of the powertrain, which must at the same time show a high degree of safety meeting the requirements of legislation and relevant standards.
3·5. 201Z3 · 5. 201Z
Zástavbové možnosti elektrického pohonu jsou často do značné míry omezeny prostorovým uspořádáním jednotlivých podskupin vozidla či stroje, které jsou vyhrazeny k primárnímu účelu užívání daného vozidla či stroje. Z výše uvedených důvodů dochází k omezení kapacitních možností akumulace elektrické energie^ a tím k redukci akčního rádiusu elektrického vozidla či stroje.The installation possibilities of electric propulsion are often largely limited by the spatial arrangement of individual vehicle or machine subgroups that are reserved for the primary purpose of use of the vehicle or machine. For the above reasons, there is a reduction in the capacity of the electric energy storage and thus the radius of the electric vehicle or machine is reduced.
V případě autonomních vozidel či strojů, u nichž je elektromotor napájen z akumulátorových článků, jsou v současné době jak prostorové, tak i hmotnostní nároky současných akumulátorů velmi vysoké a je tudíž zapotřebí vozidlo či stroj konstrukčně řešit takovým způsobem, aby byl pro akumulátorové články vytvořen dostatek zástavbového prostoru. Hmotnostní omezení jednotlivých kategorií vozidel a jejich akční rádius s přihlédnutím k uspořádání dalších podskupin vozidla či stroje jsou hlavními rozhodujícími faktory. Minimalizace jednotlivých komponent jak po stránce hmotnostní, tak i rozměrové, umožňuje použití akumulátorů o vyšší kapacitě a tím pozitivně ovlivňuje akční rádius vozidla, resp. autonomitu stroje.In the case of autonomous vehicles or machines in which the electric motor is powered from accumulator cells, both the space and weight requirements of current accumulators are currently very high and therefore the vehicle or machine needs to be designed in such a way that sufficient battery cells are created built-up area. The weight constraints of individual vehicle categories and their radius of action, taking into account the arrangement of other vehicle or machine subgroups, are the main decisive factors. Minimizing the individual components, both in terms of weight and size, allows the use of batteries with a higher capacity and thus positively affects the radius of action of the vehicle, respectively. autonomy of the machine.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje kompaktní pohonná jednotka podle vynálezu, jehož podstatou je, že tato kompaktní pohonná jednotka obsahuje soustavu spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů, jejichž rotory jsou vzájemně spřaženy pro pohon výstupního ústrojí pohonné jednotky a vůči statorům jsou pootočeny v pravidelných úhlových rozestupech pro vyrovnání kolísání kroutícího momentu pohonné jednotky, a procesor pro řízení spínání jednotlivých reluktančních elektromotorů. Případnou nepravidelnost v geometrickém uspořádání kompaktní pohonné jednotky obsahující soustavu spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů lze korigovat pomocí parametrů v řídicím programu procesoru.The above-mentioned drawbacks of the prior art are largely eliminated by the compact drive unit according to the invention, which is characterized in that the compact drive unit comprises a system of switched two-pole reluctance electric motors whose rotors are coupled to each other to drive the output unit of the drive unit. spacing to compensate for power unit torque fluctuations, and a processor to control the switching of individual reluctance electric motors. Possible irregularities in the geometrical arrangement of the compact drive unit containing a set of switched two-pole reluctance electric motors can be corrected using the parameters in the processor control program.
/3,5.20+^/3,5.20+^
Ve výhodném provedení vynálezu jsou osy otáčení rotorů vzájemně rovnoběžné.In a preferred embodiment of the invention, the axes of rotation of the rotors are parallel to one another.
V dalším výhodném provedení vynálezu obsahuje výstupní ústrojí pohonné jednotky hnaný hřídel pohonné jednotky pro přenos kroutícího momentu ze spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů.In a further preferred embodiment of the invention, the output unit of the drive unit comprises a driven shaft of the drive unit for transmitting torque from switched two-pole reluctance electric motors.
V jiném výhodném provedení vynálezu obsahuje výstupní ústrojí kompaktní pohonné jednotky pro přenos kroutícího momentu ze spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů buď ozubené soukolí, a/nebo řetězový převod a/nebo převod ozubeným řemenem.In another preferred embodiment of the invention, the output device of the compact drive unit for transmitting the torque from the switched two-pole reluctance electric motors comprises either a toothed gear and / or a chain gear and / or a toothed belt gear.
hřídel pohonné jednotky spřažen s hnacím hřídelem elektrického vozidla pro pohon hnacího kola elektrického vozidla.a drive unit shaft coupled to an electric vehicle drive shaft for driving an electric vehicle drive wheel.
Ve zvláště výhodném provedení vynálezu obsahuje kompaktní pohonná jednotka n spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů, u nichž jsou rotory nebo statory vůči sobě pootočeny v úhlových rozestupech 180°/n, kde n je přirozené číslo v rozmezí od 2 do 8. Takto může kompaktní pohonná jednotka obsahovat např. tři spínané dvoupólové reluktanční elektromotory, u nichž jsou rotory nebo statory vůči sobě pootočeny v úhlových rozestupech 60° nebo čtyři spínané dvoupólové reluktanční elektromotory, u nichž jsou rotory nebo statory vůči sobě pootočeny v úhlových rozestupech 45°.In a particularly preferred embodiment of the invention, the compact drive unit comprises n switched two-pole reluctance electric motors in which rotors or stators are rotated with respect to each other at angular intervals of 180 ° / n, where n is a natural number in the range of 2 to 8. for example, three switched two-pole reluctance electric motors in which rotors or stators are rotated at 60 ° to each other or four switched two-pole reluctance electric motors in which rotors or stators are rotated at 45 ° to each other.
Výhodné rovněž je, jsou-li statory spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů vytvořeny z plechů o tloušťce přesahující 2 mm nebo lépe 4 mm nebo ještě lépe jsou-li statory spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů vytvořeny z jediného kusu magnetického materiálu.It is also advantageous if the stators of the switched bipolar reluctance electric motors are made of sheet metal with a thickness exceeding 2 mm or more preferably 4 mm or even more preferably the stators of the switched bipolar reluctance electric motors are made of a single piece of magnetic material.
V jiném výhodném provedení vynálezu sdílejí alespoň dva rotory společný hřídel.In another preferred embodiment of the invention, at least two rotors share a common shaft.
V ještě jiném výhodném provedení vynálezu jsou spínané dvoupólové reluktanční elektromotory uspořádány vedle sebe a jejich rotory jsou opatřeny ozubenými koly, z nichž ta, která spolu sousedí, jsou spolu v záběru.In yet another preferred embodiment of the invention, the switched two-pole reluctance electric motors are arranged side by side and their rotors are provided with gear wheels, of which the adjacent ones engage with each other.
I t t <I t t <
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiložených obrázků, kde na obr.1 je schematicky znázorněno první příkladné provedení kompaktní pohonné A jednotky bez znázornění spřažení spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů, na obr. 2 je schematicky znázorněno druhé příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky, rovněž bez znázornění spřažení spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů, na obr. 3 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky se znázorněným způsobem vzájemného spřaženív na obr. 4 je znázorněna varianta k obr. 3 s centrálním ozubeným kolem s vnitřním ozubením, na obr. 5 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky pohánějící vrtuli, na obr. 6 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky se statorovým plechem společným pro všechny statory a na obr. 7 je schematicky znázorněn řez kompaktní pohonnou jednotkou podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 3 shows schematically another exemplary embodiment of a compact drive unit with the coupling method shown in FIG. 4 shows a variant of FIG. 3 with a central gear with internal toothing, FIG. 5 is schematically illustrated 6 shows a schematic illustration of another embodiment of a compact drive unit with a stator plate common to all stators, and FIG. 7 is a cross-sectional view of a compact drive unit according to the invention.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Na obr. 1 je schematicky znázorněno první příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky. Tato kompaktní pohonná jednotka obsahuje soustavu tří spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1, jejichž rotory 2 jsou neznázoměným způsobem vzájemně spřažený pro pohon výstupního ústrojí pohonné jednotky. Výstupním ústrojím kompaktní pohonné jednotky může být hnaný hřídel 6 pohonné jednotky zároveň sloužící buď jako hnací hřídel převodovky či rozvodovky vozidla^ebo jako hnací hřídel hnacího pojezdového kola vozidla. V jiných případech může výstupním ústrojím kompaktní pohonné jednotky být buď přímo disk hnacího pojezdového kola vozidla nebo centrální těleso vrtule 9 či lodního šroubu. Vrtule 9 může sloužit buď pro pohon létajícího dopravního prostředku^nebo může být součástí větrné >Β3β93( /3:5-.-201FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of a compact drive unit. This compact drive unit comprises a system of three switched two-pole reluctance electric motors 1, whose rotors 2 are coupled to one another in a drive (not shown) for driving the output device of the drive unit. The output device of the compact drive unit can be a drive shaft 6 of the drive unit at the same time serving either as a drive shaft of a vehicle transmission or a gearbox or as a drive shaft of a vehicle drive wheel. In other cases, the output device of the compact drive unit may be either directly the drive wheel of the vehicle or the central propeller body 9 or propeller. The propeller 9 can either be used to propel a flying vehicle ^ or be a part of a wind turbine> Β3β93 (/3:5-.-201
, ' « « · « · • · · <· • » · ·· · « · · « · * • » ·· ··· ♦ · · · · elektrárny a v tom případě bude soustava spínaných dvoupólových reluktančních motorů pracovat ve funkci generátoru elektrické energie. Lodní šroub může sloužit buď pro pohon po/ve vodě se pohybujícího dopravního prostředku nebo může být součástí vodní elektrárny a v tom případě bude soustava spínaných dvoupólových reluktančních motorů pracovat ve funkci generátoru elektrické energie. Statory 4 jsou opatřeny fázovými vinutími 5 a jsou uspořádány vzájemně rovnoběžně a rotory 2 jsou vůči nim nastaveny v pravidelných úhlových odstupech 60° pro vyrovnání kolísání kroutícího momentu pohonné jednotky. Případnou nepravidelnost v geometrickém uspořádání kompaktní pohonné jednotky obsahující soustavu spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 lze korigovat pomocí parametrů v řídicím programu neznázoměného procesoru.In this case the set of switched two-pole reluctance motors will work as electric power generator. The propeller can either serve to drive a water moving vehicle or be part of a hydroelectric power plant, in which case the set of switched two-pole reluctance motors will operate as an electric power generator. The stators 4 are provided with phase windings 5 and are arranged parallel to each other and the rotors 2 are set at regular angular intervals of 60 [deg.] To compensate for fluctuations in the torque of the drive unit. Possible irregularities in the geometrical arrangement of the compact drive unit containing the set of switched two-pole reluctance electric motors 1 can be corrected by means of the parameters of the controller of a not represented processor.
Na obr. 2 je schematicky znázorněno druhé příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky, které se od prvního příkladného provedení liší v tom, že vzájemně rovnoběžně jsou uspořádány rotory 2 a statory 4 jsou vůči nim nastaveny v pravidelných úhlových odstupech 60° pro vyrovnání kolísání kroutícího momentu pohonné jednotky.FIG. 2 schematically shows a second exemplary embodiment of a compact drive unit which differs from the first embodiment in that the rotors 2 are arranged parallel to one another and the stators 4 are set at regular angular intervals of 60 ° to compensate for the torque variation of the drive units.
Na obr. 3 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky se znázorněným způsobem vzájemného spřažení. Pohonná jednotka je opatřena výstupním ústrojím, které obsahuje pro přenos kroutícího momentu ze spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 hnaný hřídel 6 pohonné jednotky. Rotory 2 jsou opatřeny ozubeným kolem 7, které svým ozubením zapadá do ozubení centrálního ozubeného kola 8, které je pevně spojené s hnaným hřídelem 6 pohonné jednotky. Ozubená kola 7 tvoří s centrálním ozubeným kolem 8 s vnějším ozubením ozubené soukolí, kterým se přenáší kroutící moment z jednotlivých spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 na hnaný hřídel 6 pohonné jednotky.FIG. 3 schematically illustrates another exemplary embodiment of a compact drive unit with the coupling method shown. The drive unit is provided with an output device which comprises a driven shaft 6 of the drive unit for transmitting the torque from the switched two-pole reluctance electric motors 1. The rotors 2 are provided with a toothed wheel 7 which, by its toothing, fits into the toothing of the sun gear 8, which is fixedly connected to the driven shaft 6 of the drive unit. The gears 7 form, with the external toothed central gear 8, a gear which transmits the torque from the individual switched two-pole reluctance electric motors 1 to the driven shaft 6 of the drive unit.
Na obr. 4 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky se znázorněným způsobem vzájemného spřažení. Naýozdíl od ^093/ ,Í5r-2(HyFIG. 4 schematically shows another exemplary embodiment of a compact drive unit with the coupling method shown. In contrast to < 093 >
-6i Γ předchozího provedení zapadají ozubená kola 7 do vnitřního ozubení centrálního ozubeného kola 8, které je pevně spojené s hnaným hřídelem 6 pohonné jednotky. Ozubená kola 7 tvoří s centrálním ozubeným kolem 8 s vnitřním ozubením ozubené soukolí, kterým se přenáší kroutící moment z jednotlivých spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 na hnaný hřídel 6 pohonné jednotky.6i Γ of the previous embodiment, the gears 7 fit into the internal gearing of the sun gear 8, which is rigidly connected to the drive shaft 6 of the drive unit. The gears 7 form, with the internal toothed central gear 8, a gear which transmits the torque from the individual switched two-pole reluctance electric motors 1 to the driven shaft 6 of the drive unit.
Na obr. 5 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky, u něhož se kroutící moment přenáší na hnanou jednotku přímo, bez použití hnaného hřídele 6 pohonné jednotky. Takto lze dosáhnout přímého náhonu např. kola, vrtule nebo vodního šroubu. V na obr. 5 znázorněném příkladném provedení je centrální ozubené kolo 8 přímo a pevně spojeno s hnanou jednotkou, kterou je vrtule 9.FIG. 5 schematically shows another exemplary embodiment of a compact drive unit in which torque is transmitted directly to the drive unit without the use of a drive shaft 6 of the drive unit. In this way a direct drive of eg a wheel, a propeller or a water screw can be achieved. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, the sun gear 8 is directly and rigidly connected to the driven unit, which is the propeller 9.
Na obr. 6 je schematicky znázorněno další příkladné provedení kompaktní pohonné jednotky, sestavené ze tří spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1, jejichž rotory 2 jsou vzájemně spřaženy ozubeným soukolím tvořeným ozubenými koly 7 rotorů 2, které svým ozubením zapadají do ozubení centrálního ozubeného kola 8, které je pevně spojené s hnaným hřídelem 6 pohonné jednotky. Statorový plech je zde společný pro všechny tři statory 4.FIG. 6 shows schematically another embodiment of a compact drive unit, consisting of three switched two-pole reluctance electric motors 1, the rotors 2 of which are coupled to each other by a gearwheel 7 of the rotors 2, which fit with the toothing of the sun gear 8. is rigidly connected to the drive shaft 6 of the drive unit. The stator plate is common to all three stators 4.
Na obr. 7 je schematicky znázorněn řez dalším příkladným provedením kompaktní pohonné jednotky. Na tomto obrázku je vidět, jak jsou rotory 2 pohonné jednotky vůči sobě posunuty v pravidelných úhlových odstupech, a to v úhlových odstupech po 45°. Případnou nepravidelnost v geometrickém uspořádání kompaktní pohonné jednotky obsahující soustavu spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 lze korigovat pomocí parametrů v řídicím programu neznázoměného procesoru.Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of another exemplary embodiment of a compact drive unit. In this figure it can be seen how the rotors 2 of the drive unit are offset at regular angular intervals with respect to each other at angular intervals of 45 °. Possible irregularities in the geometrical arrangement of the compact drive unit containing the set of switched two-pole reluctance electric motors 1 can be corrected by means of the parameters of the controller of a not represented processor.
Pro vlastní funkci příkladných provedení kompaktní pohonné jednotky, obsahující soustavu spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1, je nezbytné sestavit řetězec ovládání této soustavy. Tento ovládací řetězec obsahuje systém snímačů, např. snímač natočení rotorů 2, snímače napětí, /03093/ • S7S-20Í2/ tt lFor the proper function of the exemplary embodiments of a compact drive unit comprising a set of switched two-pole reluctance electric motors 1, it is necessary to assemble a control chain of this assembly. This control chain contains a encoder system, eg rotary encoder 2, voltage encoder, / 03093 / • S7S-20I2 / tt l
snímače proudů, snímače teplot apod. Tento ovládací řetězec je napojen na řídicí jednotku obsahující procesor s řídicím programem a slaboproudé elektronické obvody. Dále ovládací řetězec obsahuje obvody výkonové elektroniky, připojené k fázovým vinutím 5 statorů 4.current sensors, temperature sensors, etc. This control chain is connected to a control unit containing a processor with a control program and low-current electronic circuits. Furthermore, the control chain comprises power electronics circuits connected to the phase windings 5 of the stators 4.
V činnosti kompaktní pohonné jednotky jsou pomocí neznázoměného snímače natočení jednoho z rotorů 2 kompaktní pohonné jednotky, díky vzájemnému spřažení těchto rotorů 2, definována okamžitá natočení všech spřažených rotorů 2 vůči statorům 4. Na základě těchto informací rozhodne řídicí program v procesoru o vyslání signálů do slaboproudých elektronických obvodů pro připojení fázových vinutí 5 těch rotorů 2, které jsou v daném okamžiku vhodně natočeny vůči pólovým nástavcům 10 dvoupólových reluktančních elektromotorů 1, ke svorkám zdroje elektrické energie. Slaboproudé elektronické obvody tyto signály zpracují tak, že umožní zprůchodněním obvodů výkonové elektroniky připojení zdroje elektrické energie na fázová vinutí 5 příslušných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1. Ve chvíli průchodu proudu fázovými vinutími 5 statoru 4 jednoho nebo případně více dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 s vhodně natočenými rotory 2 vůči pólovým nástavcům 10 statorů 4 dojde vlivem působení elektromagnetických sil k přitahování pólů těchto rotorů 2 k pólovým nástavcům 10 statorů a tím k otáčení rotorů 2. Toto se děje do chvíle, než řídicí program na základě informace ze snímače polohy natočení rotorů 2 a na základě dalších informací o aktuálním stavu elektrických veličin v kompaktní pohonné jednotce vyhodnotí nutnost vypnutí průchodu proudu příslušnými fázovými vinutími 5 statoru/statorů 4. Proud procházející fázovými vinutími 5 statoru/statorů 4 musí zaniknout nejpozději v okamžiku, kdy se póly rotoru 2 a statoru 4 vzájemně míjejí. Pokud by do tohoto okamžiku k zániku proudu ve fázových vinutích 5 statorů 4 nedošlo, silový účinek na otáčející se rotory 2 by byl opačný a reluktanční motory by byly brzděny, případně by se zastavily.In operation of the compact drive unit, by means of a rotation sensor (not shown) of one of the rotors 2 of the compact drive unit, due to the interconnection of these rotors 2, instantaneous rotations of all coupled rotors 2 to stators 4 are defined. electronic circuits for connecting the phase windings 5 of those rotors 2, which at the moment are suitably rotated relative to the pole pieces 10 of the two-pole reluctance electric motors 1, to the terminals of the power supply. Weak-current electronic circuits process these signals by allowing power electronics circuits to pass through the power supply to the phase windings 5 of the respective two-pole reluctance electric motors 1. At the moment of current passage through the phase windings 5 of the stator 4 one or more bipolar reluctance motors 1 With respect to the pole pieces 10 of the stators 4, the poles of these rotors 2 are attracted to the pole pieces 10 of the stators 4 due to the action of electromagnetic forces and thereby rotate the rotors 2. This happens until the control program For further information on the current state of the electrical quantities in the compact drive unit, evaluate the need to switch off the current flow through the respective phase windings 5 of the stator / stators 4. Current passing through the phase windings 5 stato The stator 4 must terminate at the latest when the poles of the rotor 2 and stator 4 pass by. If current were not lost in the phase windings 5 of the stators 4, the force effect on the rotating rotors 2 would be reversed and the reluctance motors would be braked or stopped.
MilMil
5/5
Napájecí napětí se tedy připojuje k jednotlivým fázovým vinutírmstatorů 4 postupně tak, aby se rotory 2 otáčely vždy k následujícím pólovým nástavcům statorů 4. V poloze, v níž rotor 2 přiléhá k pólovému nástavci 10 statoru 4, nevzniká v tomto rotoru 2 žádný kroutící moment, protože však jsou rotory 2 jednotlivých spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 vůči sobě nastaveny v pravidelných úhlových odstupech, např. 45°, pro vyrovnání kolísání kroutícího momentu pohonné jednotky, vyvíjí kroutící moment další rotor 2, který je vůči sobě nejbližšímu statoru 4 úhlově pootočen. Protože jsou všechny rotory 2 jedné kompaktní pohonné jednotky vzájemně spřaženy, dostává se rotorThe supply voltage is thus connected to the individual phase winding of the stators 4 in such a way that the rotors 2 always rotate to the following pole pieces of the stators 4. In the position in which the rotor 2 is adjacent to the pole piece 10 of the stator 4, no torque is generated. however, since the rotors 2 of the individual switched two-pole reluctance electric motors 1 are set at regular angular intervals, e.g. 45 °, to compensate for fluctuations in the torque of the drive unit, the torque exerts another rotor 2 which is angularly rotated relative to one another. Since all the rotors 2 of one compact drive unit are coupled to one another, the rotor receives it
2, který předtím přiléhal k pólovému nástavci 10 statoru 4, postupně do polohy, která dovoluje vznik kroutícího momentu v požadovaném smyslu otáčení. Takto se výstupní ústrojí začne otáčet a zůstává v otáčkách střídavým a částečně i souběžným působením jednotlivých spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1. Vždy, když se jeden spínaný dvoupólový reluktanční elektromotor 1 dostane do polohy, v níž v jeho rotoru 2 nevzniká žádný kroutící moment, vzniká kroutící moment v některých z dalších spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 pohonné jednotky. Tím dochází k přibližnému vyrovnání průběhu kroutícího momentu na výstupním ústrojí pohonné jednotky a tato pohonná jednotka vykazuje přibližně rovnoměrné otáčky a výkon.2, which previously abutted to the pole piece 10 of the stator 4, successively into a position that allows the generation of a torque in the desired sense of rotation. Thus, the output device begins to rotate and remains at the speed by the alternating and partially simultaneous action of the individual switched two-pole reluctance electric motors 1. Whenever one switched two-pole reluctance electric motor 1 reaches a position in which no torque is generated in its rotor 2, torque in some of the other switched two-pole reluctance electric motors 1 of the power unit. This results in an approximately equalization of the torque curve at the output device of the drive unit and the drive unit exhibits approximately uniform speed and power.
Popsaná uspořádání několika spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1, zpravidla uspořádaných paralelně s osou rotace poháněné nápravy, umožňuje maximální využití kroutícího momentu při minimálních zástavbových rozměrech elektrického pohonu. Zástavba jednotlivých spínaných dvoupólových reluktančních elektromotorů 1 zároveň umožňuje prostorovou variabilitu, jak ukazují zobrazení výhodných provedení vynálezu. Spínané dvoupólové reluktanční elektromotory 1 se vyznačují jednoduchostí, minimálními výrobními náklady a maximální efektivitou vývinu kroutícího momentu. Přitom je jejich vhodným vzájemným mechanickým propojenímThe described arrangement of several switched two-pole reluctance electric motors 1, generally arranged in parallel with the axis of rotation of the driven axle, allows the maximum utilization of torque at minimum installation dimensions of the electric drive. At the same time, the installation of the individual switched two-pole reluctance electric motors 1 allows for spatial variability, as illustrated by the preferred embodiments of the invention. Switching two-pole reluctance electric motors 1 are characterized by simplicity, minimal production costs and maximum efficiency of torque development. It is a suitable mechanical interconnection between them
MMMM
í ft · í t i < · « ·' ’ t í »< | M » » » < < ·<ft ft t t i · | | | | | | | | | | | | | | | | M »» »<<· <
t l » ·«t l
Ml »1« «* * « «l t ' možné obdržet téměř vyrovnaný tok kroutícího momentu na konci řetězce elektrického pohonu, např. na hnacích kolech vozidla.It is possible to obtain an almost balanced torque flow at the end of the electric drive chain, for example on the drive wheels of the vehicle.
Uvedené konfigurace elektrického pohonu je možné použít nejen jako motor motorového vozidla, jehož kroutící moment se rozvádí na jednotlivé nápravy nebo na jednotlivá kola za použití diferenciálu, ale i jako přímý náhon jednotlivých kol. Každá poloosa motorového vozidla může být osazena svou kompaktní pohonnou jednotkou, přičemž velikost kroutícího momentu na jednotlivých poloosách je možné řídit elektronicky a tím optimalizovat chod vozidla. S výhodou lze také pomocí převodu vnitřním ozubením pohánět soustavou spínaných dvoupólových reluktančních motorů přímo disk jednotlivého hnacího kola vozidla, bez dalších mezičlenů.Said electric drive configurations can be used not only as a motor vehicle of a motor whose torque is distributed to individual axles or individual wheels using a differential, but also as a direct drive of individual wheels. Each semi-axle of a motor vehicle can be fitted with its compact drive unit, while the amount of torque on each semi-axle can be controlled electronically to optimize vehicle operation. Advantageously, the disk of the individual drive wheel of the vehicle can also be driven directly by a system of switched two-pole reluctance motors by means of internal toothing, without further intermediate members.
Další výhodou popsaného řešení je snížená hlučnost ve srovnání s jinými typy elektromotorů, která je dána použitím menších jednoduchých reluktančních elektromotorů, které nejsou zatěžovány trvale, ale pouze nárazově. Takto je hluk od deformací struktury elektromotoru nahrazen mechanickým hlukem převodů, který lze snadněji eliminovat.Another advantage of the described solution is the reduced noise compared to other types of electric motors, which is given by the use of smaller simple reluctance electric motors that are not permanently loaded but only impacted. In this way, the noise from deformations of the electric motor structure is replaced by mechanical noise of the gears, which is easier to eliminate.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Kompaktní pohonnou jednotku lze využít pro pohon elektromobilů či jiných strojů, zejména tam, kde jsou spalovací motory z důvodu vyvíjení škodlivých zplodin nebo z důvodu výbušného prostředí nevhodné. Dále ji lze využít i pro hybridní pohony vozidel.The compact powertrain can be used to drive electric vehicles or other machines, especially where internal combustion engines are unsuitable due to the generation of harmful emissions or explosive environments. It can also be used for hybrid vehicle drives.
Reluktanční motory mají schopnost pracovat i v generátorovém chodu, to znamená, že všechna zmiňovaná výhodná uspořádání lze použít i ve funkci generátorů elektrické energie.Reluctance motors have the ability to operate in generator operation, i.e. all of the preferred arrangements mentioned can also be used as electric power generators.
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120312A CZ303973B6 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Compact power unit |
| PCT/CZ2013/000061 WO2013167096A2 (en) | 2012-05-11 | 2013-05-09 | Compact driving unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120312A CZ303973B6 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Compact power unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012312A3 true CZ2012312A3 (en) | 2013-07-24 |
| CZ303973B6 CZ303973B6 (en) | 2013-07-24 |
Family
ID=48700227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20120312A CZ303973B6 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Compact power unit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303973B6 (en) |
| WO (1) | WO2013167096A2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104709464B (en) * | 2015-03-12 | 2017-03-22 | 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 | Multi-rotor unmanned aerial vehicle |
| WO2016165759A1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | Abb Technology Ag | Rotating electric machine |
| GB201520766D0 (en) * | 2015-11-24 | 2016-01-06 | Camcon Auto Ltd | Stator assembly |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5886856A (en) * | 1981-11-18 | 1983-05-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Polyphase type variable reluctance stepping motor |
| US4975608A (en) * | 1988-05-23 | 1990-12-04 | Harold Aspden | Switched reluctance motor with full accommutation |
| US5463914A (en) * | 1994-02-02 | 1995-11-07 | Tyan; Li Yng | Multi-function energy saving power transmission mechanism |
| US5729071A (en) * | 1995-01-31 | 1998-03-17 | Steiner; Robert E. | Low cost multi-pole motor constructions and methods of manufacture |
| KR20040101212A (en) * | 2002-01-30 | 2004-12-02 | 마이클 프레드릭 존슨 | Electric motor drive assembly and its use in a hybridvehicle |
| US7011275B2 (en) * | 2002-08-07 | 2006-03-14 | Redfern Daniel J | Internal spur gear drive |
| US20040227423A1 (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-18 | Cunningham Sydney A. | Multiple shafts multiple discs armature electric motor |
| US20080030108A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-07 | Kollmorgen Corporation | Hybrid stepper motor having magnetic enhancement and heat dissipating housing |
| US8232700B2 (en) * | 2008-12-19 | 2012-07-31 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-rotor electric machine |
| EP2465186A2 (en) * | 2009-08-14 | 2012-06-20 | Convergent Power, Inc. | Pulsed multi-rotor constant air gap motor cluster |
-
2012
- 2012-05-11 CZ CZ20120312A patent/CZ303973B6/en not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-05-09 WO PCT/CZ2013/000061 patent/WO2013167096A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013167096A3 (en) | 2014-11-06 |
| CZ303973B6 (en) | 2013-07-24 |
| WO2013167096A2 (en) | 2013-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK2481953T3 (en) | Variable magnetic gear | |
| US8872403B2 (en) | Electrical system and method for sustaining an external load | |
| WO2010010762A1 (en) | Power device | |
| PH12015500081A1 (en) | A dual-structured electric drive and power system for hybrid vehicles | |
| CA2913795C (en) | Multi-layer sandwich-shaped electric wheel | |
| EP2732535B1 (en) | Wheel assembly defining a motor/generator | |
| RU2009135619A (en) | HYBRID MOTOR AND TRANSMISSION SYSTEM FOR MOTORCYCLES | |
| US7222686B2 (en) | Drive train for series/parallel hybrid vehicle | |
| CN102717719A (en) | Kinetic energy cycle power generation self-energy locomotive | |
| CZ2012312A3 (en) | Compact power unit | |
| CN101286678A (en) | Servo-system of nesting permanent magnetic synchronous motor and operating control method | |
| US20200343803A1 (en) | Axial flux machine with nutating rotor | |
| MX2014001649A (en) | Electrically powered reciprocating motor. | |
| US20090302808A1 (en) | Flywheel electricity generator | |
| WO2013013018A1 (en) | Electromechanical power transmission system and method | |
| CN104995435B (en) | Method for driving the pulley apparatus of the belt drive unit of the auxiliary unit of motor vehicles and for driving auxiliary unit | |
| US10027216B2 (en) | Hybrid machine for sustainable energy | |
| CN107532572A (en) | Rotating device and electric power system | |
| US20180013330A1 (en) | Electrically Powered Generator | |
| CN101143560B (en) | Mixed power device for vehicle | |
| CN208209676U (en) | A kind of biaxial starting electric machine casing | |
| CN103386891B (en) | There is the distance increasing unit of two explosive motors | |
| CN202368392U (en) | Automatic charging and generating device driven by maneuvering vehicle rotary shafts | |
| RU84638U1 (en) | ELECTRIC MOTOR | |
| CN104653407A (en) | Device for converting mechanical energy into electrical energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220511 |