RU202968U1 - Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем - Google Patents
Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU202968U1 RU202968U1 RU2020122075U RU2020122075U RU202968U1 RU 202968 U1 RU202968 U1 RU 202968U1 RU 2020122075 U RU2020122075 U RU 2020122075U RU 2020122075 U RU2020122075 U RU 2020122075U RU 202968 U1 RU202968 U1 RU 202968U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power section
- armature
- crank
- driving mechanism
- linear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
- B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/12—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moving in alternate directions by alternate energisation of two coil systems
-
- 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
- H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
- H02K7/075—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using crankshafts or eccentrics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрическим механизмам, преобразующим и распределяющим электрическую энергию, а именно к двигателям с возвратно-поступательным движением магнитов, и может быть использовано в качестве двигателей транспортных средств. Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в существенном уменьшении массы двигателя с высоким КПД, возможностью точного регулирования положения вала, высоким крутящим моментом на низких оборотах при сохранении надежности конструкции двигателя. Для достижения указанного технического результата предлагается кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем, включающий силовую часть, движущий механизм и электронную систему управления, причем силовая часть состоит из якоря и катушек статора, а движущий механизм представляет собой кривошипно-шатунный механизм, связанный с силовой частью через шатун.
Description
Изобретение относится к электрическим механизмам, преобразующим и распределяющим электрическую энергию, а именно к двигателям с возвратно-поступательным движением якоря, и может быть использовано в качестве двигателей транспортных средств.
Известен электромагнитный двигатель (патент на полезную модель CN 201001079 от 02.01.2008), включающий источник постоянного тока, выключатель питания, рабочий выключатель, электромагнитную катушку и сердечник, цилиндр и поршень, шатун и коленчатый вал, прямой источник питания соединен последовательно с выключателем питания, рабочим выключателем и электромагнитной катушкой. Сердечник и цилиндр электромагнитной катушки закреплены на основании, а цилиндр расположен на электромагнитном нижнем конце катушки, который имеет поршень из материала с постоянным магнитом. Концевая шарнирная тяга, шатун шарнирно прикреплен к коленчатому валу, коленчатый вал вращается в поршне, когда достигается верхняя мертвая точка, рабочий переключатель замыкается, а коленчатый вал оснащен маховиком.
Недостатки известного устройства.
Отсутствует возможность управления оборотами с маленьким шагом, как следствие, возникает необходимость в КПП и сцеплении. Отсутствие возможности точно контролировать положение коленвала.
Ограничение возможности создавать "длинные" и высокоэффективные линейные толкатели.
В случае подключения заявленного двигателя с шаговым линейным толкателем напрямую к полуоси колеса, микроконтроллер позволяет реализовать такие функции как ABS и ESP. В известном решении такая возможность отсутствует.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является вращательное устройство и привод вращения (патент на изобретение № RU 2568343, от 05.11.2010). Вращательное устройство, содержит: линейно-вращательный преобразователь, имеющий ось вращения; узел магнитного статора, включающий ядро, имеющее один или более магнитов, создающих магнитные поля; и два электромагнитных исполнительных механизма, каждый из которых содержит совершающую возвратно-поступательное движение, обмотку, описывающую ядро и по меньшей мере часть из одного или больше магнитов ядра и расположенную с возможностью совершать возвратно-поступательное движение относительно узла магнитного статора, причем указанные совершающие возвратно-поступательное движение обмотки расположены напротив друг друга относительно оси вращения и каждая совершающая возвратно-поступательное движение обмотка связана с линейно-вращательным преобразователем, чтобы приводить его в движение. Привод вращения содержит: узел магнитного статора, включающий участок ядра магнитного статора, который имеет ось, ориентированную радиально относительно оси вращения, и содержит один или более магнитов, создающих магнитные поля; исполнительный механизм, содержащий обмотку, описывающую участок ядра магнитного статора и по меньшей мере часть из одного или больше магнитов участка ядра магнитного статора и расположенную с возможностью совершать возвратно-поступательное движение внутри магнитных полей, созданных участком ядра магнитного статора; обод колеса для крепления шины; линейно-вращательный преобразователь, сопряженный с исполнительным механизмом и ободом колеса, который в процессе работы преобразует линейное возвратно-поступательное движение исполнительного механизма вдоль оси участка ядра магнитного статора во вращательное движение обода колеса вокруг оси вращения.
Недостатком прототипа является использование в качестве исполнительного механизма обмотки, описывающей участок ядра магнитного статора и, по меньшей мере, часть из одного или больше магнитов участка ядра магнитного статора и расположенную с возможностью совершать возвратно-поступательное движение внутри магнитных полей. В случае, когда катушка является подвижной частью конструкции возникает проблема с подачей электрического напряжения на нее, это могут быть скользящие контакты или гибкий провод, что в обоих случаях существенно снижает надежность устройства.
Задачей заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в существенном уменьшении массы двигателя с высоким КПД, возможностью точного регулирования положения вала, высоким крутящим моментом на низких оборотах при сохранении надежности конструкции двигателя.
Для достижения указанного технического результата предлагается кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем, включающий силовую часть, движущий механизм и электронную систему управления, причем силовая часть состоит из якоря и катушек статора, а движущий механизм представляет собой кривошипно-шатунный механизм, связанный с силовой частью через шатун.
Якорь может быть выполнен в виде корпуса из немагнитного материала с постоянными магнитами внутри. Якорь может быть изготовлен из стали или другого ферромагнитного материала в виде цилиндра с поперечными зубцами (кольцами).
Линейным толкателем является силовая часть двигателя.
Кривошипно-шатунный механизм состоит из шатуна, валика, ползуна, дышла, пальца, кривошипа ведущего колеса. Ползун конструктивно объединен с якорем.
Электронная система управления включает в себя драйвер линейного шагового двигателя, контроллер, источник питания.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фигуре 1 представлен частный случай двигателя с линейным толкателем, где:
1 - кривошип ведущего колеса;
2 - шатун;
3 - якорь;
4 - катушки статора;
5 - постоянные магниты;
6 - драйвер линейного шагового двигателя;
7 - контроллер;
8 - органы управления транспортным средством;
9 - источник питания.
Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем в предпочтительном варианте исполнения включает силовую часть, движущий механизм и электронную систему управления, силовая часть состоит из якоря 3 с постоянными магнитами 5 внутри корпуса из немагнитного материала и катушек статора 4, а движущий механизм представляет собой кривошипно-шатунный механизм 1, связанный с силовой частью через шатун 2.
Электронная система управления включает в себя драйвер линейного шагового двигателя 6, контроллер 7, источник питания 9.
Описанный двигатель может устанавливаться в транспортные средства без использования КПП и редукторов напрямую к приводу оси колеса или винта. Возможно использование одновременно нескольких двигателей в одном транспортном средстве. Двигатель может работать в режиме рекуперации, используя силу торможения для генерации электрической энергии.
Двигатель может быть изготовлен как с одним линейным толкателем так и с несколькими, например (однорядным, оппозитным, V образным, W образным и так далее).
Устройство работает следующим образом.
Контроллеру 7 в реальном времени передаются сигналы от органов управления 8 о положении педали газа, положении руля, педали тормоза, текущей скорости и других датчиков.
Контроллер 7 на основании получаемой информации передает задание драйверу двигателя 6 на увеличение частоты вращения или понижении.
Драйвер 6 на основе датчиков скорости и датчиков положения вала, инвертирует входящее напряжение от источника питания постоянного тока и подает необходимое напряжение в необходимой последовательности на катушки статора 4 которые заставляют совершать линейное перемещение якоря 3 вдоль катушек возбуждения, который, в свою очередь, связан с коленвалом через шатун 2. В результате происходит преобразование линейного движения во вращательное.
Коленвал может быть связан с колесом через полуось, либо через редуктор (дифференциал) для подачи нужного крутящего момента и частоты вращения на колесо.
Так же допускается использование КПП, АКПП, вариаторов либо любого другого механизма для изменения крутящего момента и частоты вращения колес.
При отпускании педали газа, либо при нажатии на педаль тормоза, контроллер 7 передает задание на драйвер 6 двигателя для перехода двигателя в режим рекуперации энергии. После чего драйвер 6 вместо подачи напряжения на катушки статора 4 снимает с них полученный вследствие передвижения якоря 3 вдоль катушек электрический ток и направляет обратно в источник питания 9 для его заряда.
Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» заявляемого изобретения.
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Claims (4)
1. Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем, включающий силовую часть, движущий механизм и электронную систему управления, подающую напряжение на силовую часть, отличающийся тем, что силовая часть состоит из якоря и катушек статора, а движущий механизм представляет собой кривошипно-шатунный механизм, связанный с силовой частью через шатун.
2. Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем по п. 1, отличающийся тем, что представляет собой корпус из немагнитного материала с постоянными магнитами внутри.
3. Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем по п. 1, отличающийся тем, что якорь изготовлен из стали или другого ферромагнитного материала в виде цилиндра с поперечными зубцами.
4. Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем по п. 1, отличающийся тем, что якорь изготовлен из стали или другого ферромагнитного материала в виде цилиндра с поперечными кольцами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020122075U RU202968U1 (ru) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020122075U RU202968U1 (ru) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU202968U1 true RU202968U1 (ru) | 2021-03-17 |
Family
ID=74874257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020122075U RU202968U1 (ru) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU202968U1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734762A (en) * | 1980-08-07 | 1982-02-25 | Hiroshi Sotodate | Electromagnet rotating device |
| SU983928A1 (ru) * | 1981-01-15 | 1982-12-23 | За витель осейков pГ;7Г- -. . f, .-;,,х;л- , . f - О-.Л , ; . гвпт- Челак, А.Д. Ивлев, В.Д. и Л.В. Скубий | Электрический двигатель |
| SU1629951A1 (ru) * | 1988-06-21 | 1991-02-23 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Линейный шаговый электродвигатель |
| UA37393A (ru) * | 1998-08-05 | 2001-05-15 | Анатолій Георгійович Сенченко | Кривошипно-шатунный электромагнитный двигатель |
| CN201001079Y (zh) * | 2007-01-09 | 2008-01-02 | 王志云 | 电磁发动机 |
| US20120119594A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-05-17 | Gosvener Kendall C | Magnetically Charged Solenoid for Use in Magnetically Actuated Reciprocating Devices |
| RU2568343C1 (ru) * | 2009-11-09 | 2015-11-20 | НЮКЛЕАС САЙНТИФИК, Инк. | Вращательное устройство и привод вращения (варианты) |
-
2018
- 2018-12-28 RU RU2020122075U patent/RU202968U1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734762A (en) * | 1980-08-07 | 1982-02-25 | Hiroshi Sotodate | Electromagnet rotating device |
| SU983928A1 (ru) * | 1981-01-15 | 1982-12-23 | За витель осейков pГ;7Г- -. . f, .-;,,х;л- , . f - О-.Л , ; . гвпт- Челак, А.Д. Ивлев, В.Д. и Л.В. Скубий | Электрический двигатель |
| SU1629951A1 (ru) * | 1988-06-21 | 1991-02-23 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Линейный шаговый электродвигатель |
| UA37393A (ru) * | 1998-08-05 | 2001-05-15 | Анатолій Георгійович Сенченко | Кривошипно-шатунный электромагнитный двигатель |
| CN201001079Y (zh) * | 2007-01-09 | 2008-01-02 | 王志云 | 电磁发动机 |
| RU2568343C1 (ru) * | 2009-11-09 | 2015-11-20 | НЮКЛЕАС САЙНТИФИК, Инк. | Вращательное устройство и привод вращения (варианты) |
| US20120119594A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-05-17 | Gosvener Kendall C | Magnetically Charged Solenoid for Use in Magnetically Actuated Reciprocating Devices |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8786143B2 (en) | Magnetically actuated reciprocating motor and process using reverse magnetic switching | |
| EP1483821B1 (en) | Brushless permanent magnet motor or alternator with variable axial rotor/stator alignment to increase speed capability | |
| US4207773A (en) | Magnetic piston machine | |
| US20140117786A1 (en) | Magnetically Actuated Reciprocating Motor and Process Using Reverse Magnetic Switching | |
| US20120007448A1 (en) | Magnetically Actuated Reciprocating Motor and Process Using Reverse Magnetic Switching | |
| WO2009067457A2 (en) | Electromagnetic reciprocating engine | |
| CN105141092A (zh) | 一种磁齿轮型双定子混合永磁记忆电机 | |
| US20120007447A1 (en) | Magnetically Actuated Reciprocating Motor and Process Using Reverse Magnetic Switching | |
| CN1472868A (zh) | 旋转电机以及搭载它的汽车 | |
| US20150091395A1 (en) | Electro-mechanical Reciprocating Magnetic Piston Engine | |
| US20150091479A1 (en) | Electric Vehicle Propulsion System Using Magnetic Piston Engine | |
| US20120119594A1 (en) | Magnetically Charged Solenoid for Use in Magnetically Actuated Reciprocating Devices | |
| CN103683645B (zh) | 用于重型矿用自卸车的电涡流制动器 | |
| US20140111035A1 (en) | Magnetically Actuated Reciprocating Motor and Process Using Reverse Magnetic Switching | |
| Xiao et al. | Design and control of new brake-by-wire actuator for vehicle based on linear motor and lever mechanism | |
| CN115021484A (zh) | 制动装置、制动系统及车辆 | |
| JP2000152558A (ja) | 電動機 | |
| RU202968U1 (ru) | Кривошипно-шатунный двигатель с линейным толкателем | |
| US20140111034A1 (en) | Magnetically Actuated Reciprocating Motor and Process Using Reverse Magnetic Switching | |
| WO2015015506A1 (en) | A permanent magnet engine | |
| CN205723050U (zh) | 一种高性能电磁执行器、制动器和压缩机 | |
| US10215203B2 (en) | Electromagnetic powertrain system | |
| US10476411B2 (en) | Electric machine having continuously-variable magnetic characteristics and method of controlling the same | |
| CN111900849B (zh) | 一种机械臂用主动安全电机及其控制方法 | |
| CN203645461U (zh) | 用于重型矿用自卸车的电涡流制动器 |