RU2136104C1 - Electric drive for vehicles with autonomous power supply - Google Patents

Electric drive for vehicles with autonomous power supply Download PDF

Info

Publication number
RU2136104C1
RU2136104C1 RU97100523A RU97100523A RU2136104C1 RU 2136104 C1 RU2136104 C1 RU 2136104C1 RU 97100523 A RU97100523 A RU 97100523A RU 97100523 A RU97100523 A RU 97100523A RU 2136104 C1 RU2136104 C1 RU 2136104C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coil
motor
rotor
time
pulse
Prior art date
Application number
RU97100523A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97100523A (en
Inventor
В.И. Калабурдин
Original Assignee
Калабурдин Виктор Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Калабурдин Виктор Иванович filed Critical Калабурдин Виктор Иванович
Priority to RU97100523A priority Critical patent/RU2136104C1/en
Publication of RU97100523A publication Critical patent/RU97100523A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2136104C1 publication Critical patent/RU2136104C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: electric drive comprises step electric motor which power supply is provided through electronic gate by time setter and controller, which is designed as pulse generator, which parameters are set by accelerator pedal. Moment and making angle of generator are synchronized by making angle detector which is mounted on electric motor. Preliminary accumulation is used for transmission of power from storage battery to electric motor. Conversion of electric power to movement is supplied by regeneration of magnetic field of motor coil. Motor coil winding is made from aluminum. Teeth of stator and rotor are rectangular; their width is not greater than half of slots. All magnetic circuits are made from material with high initial magnetic permeability and minimal losses. EFFECT: increased efficiency of electric motor and storage battery, decreased weight and cost, increased operating torque and output power of electric drive. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к электроприводу транспортных средств с автономными источниками питания. The invention relates to electrical engineering, specifically to the electric drive of vehicles with autonomous power sources.

Известен электропривод, включающий операции передачи энергии от источника питания двигателю и преобразования ее в механическую работу, содержащий источник питания, двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением и пускорегулирующие органы [1]. A known electric drive, including the transfer of energy from a power source to the engine and converting it into mechanical work, containing a power source, a DC motor with parallel excitation and ballasts [1].

Недостатком такого электропривода является низкий КПД переходного режима, характерного для транспортных средств. The disadvantage of this electric drive is the low efficiency of the transitional mode, characteristic of vehicles.

Наиболее близким к предлагаемому является электропривод, включающий операции передачи энергии аккумуляторной батареи двигателю и преобразования ее в механическую работу, содержащий аккумуляторную батарею, шаговый электродвигатель с цилиндрической катушкой внутри зубчатого статора и постоянным магнитом внутри зубчатого ротора, электронный ключ в цепи питания катушки и датчик угла подачи импульсов (коллектор-коммутатор с щетками) [2]. Closest to the proposed one is an electric drive, including the transfer of battery energy to the engine and converting it into mechanical work, containing the battery, a stepper motor with a cylindrical coil inside the gear stator and a permanent magnet inside the gear rotor, an electronic key in the coil power circuit and a feed angle sensor pulses (collector-switch with brushes) [2].

Недостатками этого электропривода являются малый момент вращения и ограниченная мощность. The disadvantages of this electric drive are low torque and limited power.

Целью изобретения является повышение КПД двигателя и аккумуляторной батареи, снижение их массы и стоимости, повышение момента вращения и мощности привода. The aim of the invention is to increase the efficiency of the engine and the battery, reducing their mass and cost, increasing the torque and power of the drive.

Поставленная цель достигается тем, что в электроприводе, включающем операции передачи энергии аккумуляторной батареи двигателю и преобразования ее в механическую работу, содержащем аккумуляторную батарею, шаговый электродвигатель с цилиндрической катушкой внутри зубчатого статора, зубчатый ротор, электронный ключ в цепи питания катушки и датчик угла подачи импульсов, электронный ключ коммутируют времязадающим и регулирующим устройством, при этом время включения электронного ключа не должно превышать половину постоянной времени катушки двигателя, а датчик угла подачи импульсов задает необходимый момент и угол включения времязадающего и регулирующего устройства, при этом угол включения не должен превышать ширину зуба в градусах, передачу энергии аккумуляторной батареи двигателю ведут с предварительным накоплением, преобразование электрической энергии в механическую работу ведут с регенерацией энергии магнитного поля. В качестве времязадающего и регулирующего устройства между электронным ключом и датчиком угла подачи импульсов включен генератор импульсов длительностью не более половины постоянной времени катушки двигателя и периодом повторения не более времени включения датчика угла подачи импульсов при максимальных оборотах двигателя, задаваемых педалью акселератора, в качестве накопителя энергии между аккумуляторной батареей и двигателем через индуктивность и диод включен накопительный конденсатор, в качестве регенерирующего устройства параллельно катушке двигателя встречно току питания включена цепь из последовательно соединенных диода и индуктивности, при этом время нарастания напряжения на конденсаторе и время затухания тока в катушке двигателя не должно превышать длительность паузы между импульсами генератора, катушка двигателя намотана алюминиевым проводом, зубцы статора и ротора имеют прямоугольную форму и ширину не более половины пазов, ротор выполнен в виде цилиндрического магнитопровода, статор, ротор и сердечники индуктивностей выполнены из материала с высокой начальной магнитной проницаемостью и минимальными потерями. This goal is achieved by the fact that in the electric drive, including the transmission of energy of the battery to the engine and converting it into mechanical work, containing the battery, a stepper motor with a cylindrical coil inside the gear stator, a gear rotor, an electronic key in the coil power circuit and a pulse angle sensor , the electronic key is switched by a timing and control device, while the switching time of the electronic key should not exceed half the time constant the ears of the engine, and the pulse angle sensor sets the required moment and the angle of the timing and control device, while the angle of inclination should not exceed the width of the tooth in degrees, the battery energy is transferred to the engine with preliminary accumulation, the conversion of electrical energy into mechanical work is carried out with regeneration magnetic field energy. As a timing and control device between the electronic key and the angle sensor, a pulse generator is included with a duration of not more than half the constant time of the engine coil and a repetition period of not more than the time when the angle sensor is turned on at the maximum engine speed set by the accelerator pedal as an energy storage between the storage battery and the motor through the inductance and the diode included storage capacitor, as a regenerating device of steam Along the motor coil opposite the supply current, a circuit is connected from the diode and inductance connected in series, while the rise time of the voltage across the capacitor and the decay time of the current in the motor coil must not exceed the pause time between the generator pulses, the motor coil is wound with an aluminum wire, the stator and rotor teeth are rectangular the shape and width of no more than half of the grooves, the rotor is made in the form of a cylindrical magnetic circuit, the stator, rotor and inductance cores are made of material with a high Coy initial permeability and minimal losses.

С целью повышения надежности датчик угла подачи импульсов выполнен бесконтактным с использованием эффекта Холла. In order to increase reliability, the impulse angle sensor is made non-contact using the Hall effect.

С целью перекрытия зоны отсутствия момента вращения шаговый электродвигатель может быть выполнен трехсекционным со сдвигом секций в пределах шага. In order to overlap the zone of absence of torque, the stepper motor can be made three-section with a shift of the sections within the step.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема электропривода; на фиг. 2 схематично показан односекционный шаговый электродвигатель в варианте мотор-колесо; на фиг. 3 - вид двигателя со стороны A. In FIG. 1 shows a functional electric circuit of an electric drive; in FIG. 2 schematically shows a single-section stepping motor in a motor-wheel embodiment; in FIG. 3 - view of the engine from side A.

Электропривод содержит аккумуляторную батарею АБ, катушку индуктивности 1, диод 2, накопительный конденсатор 3, электронный ключ 4, генератор импульсов 5, датчик угла подачи импульсов 6 (установлен на двигателе), диод 7, катушку индуктивности 8, катушку двигателя 9 (расположена внутри статора 10), шаговый электродвигатель фиг. 2 с цилиндрической катушкой 9 внутри зубчатого статора 10, зубчатым ротором 11 и датчиком угла подачи импульсов 6. The electric drive contains an AB battery, an inductor 1, a diode 2, a storage capacitor 3, an electronic switch 4, a pulse generator 5, a pulse angle sensor 6 (mounted on the engine), a diode 7, an inductor 8, an engine coil 9 (located inside the stator 10), the stepping motor of FIG. 2 with a cylindrical coil 9 inside a gear stator 10, a gear rotor 11 and a pulse angle sensor 6.

Электропривод работает следующим образом. При включении контактора "К", благодаря индуктивности 1, конденсатор 3 плавно с минимальными потерями энергии заряжается до удвоенного напряжения АБ, при этом диод 2 закрывает путь току в обратном направлении. При включении датчика угла подачи импульсов 6 включается генератор импульсов 5 и своими импульсами коммутирует электронный ключ 4 до момента выключения датчика 6 и одновременно с ним генератора 5, при этом в катушку двигателя 9 подается пачка импульсов тока, сводящая зубцы ротора и статора (с ростом числа оборотов двигателя, число импульсов в пачке уменьшается до одного при максимальных оборотах). После каждого импульса (в паузах) энергия, запасенная в магнитном поле катушки 9, с помощью диода 7 и индуктивности 8 плавно с минимальными потерями переходит в механическую работу (продолжает сводить зубцы), таким образом электромагнитная сила, сводящая зубцы, непрерывна в течение угла включения датчика 6. The electric drive operates as follows. When the contactor "K" is turned on, due to the inductance 1, the capacitor 3 is smoothly charged with a minimum energy loss to double the voltage AB, while the diode 2 closes the current path in the opposite direction. When the pulse angle sensor 6 is turned on, the pulse generator 5 is turned on and the electronic key 4 is switched by its pulses until the sensor 6 and the generator 5 are turned off at the same time, while a pack of current pulses are fed into the motor coil 9, reducing the teeth of the rotor and stator (with increasing number engine speed, the number of pulses in the pack decreases to one at maximum speed). After each pulse (in pauses), the energy stored in the magnetic field of the coil 9, with the help of the diode 7 and inductance 8, smoothly with minimal losses goes into mechanical work (continues to reduce the teeth), thus the electromagnetic force bringing the teeth together is continuous during the switching angle sensor 6.

Угол до следующего зуба (паз) ротор проходит под действием сил энергии или за счет трехсекционности двигателя, далее процесс повторяется. The angle to the next tooth (groove) the rotor passes under the influence of energy forces or due to the three-section of the engine, then the process is repeated.

Регулировка момента вращения и числа оборотов двигателя производится времязадающим и регулирующим устройством управляемого педалью акселератора за счет изменения скважности подаваемых импульсов. Реверс двигателя производится переключением момента включения датчика угла подачи импульсов. При вращении по часовой стрелке (см. фиг. 3) включение датчика происходит при совпадении правых кромок зубцов ротора с левыми кромками зубцов статора и наоборот включение при совпадении левых кромок зубцов ротора с правыми кромками зубцов статора при вращении против часовой стрелки. Adjustment of the torque and engine speed is made by the timing and control device of the accelerator pedal controlled by changing the duty cycle of the supplied pulses. The engine reverse is made by switching the moment of switching on the sensor of the angle of impulses. When rotating clockwise (see Fig. 3), the sensor is turned on when the right edges of the rotor teeth coincide with the left edges of the stator teeth and vice versa when the left edges of the rotor teeth coincide with the right edges of the stator teeth when counterclockwise rotation.

В зависимости от конкретного вида транспорта шаговый электродвигатель может быть выполнен в варианте мотор-колеса, транспорт со всеми ведущими колесами, или в варианте единого двигателя с центральным ротором и передачей вращения на обычные колеса через трансмиссию. Односекционным или трехсекционным. В любом исполнении предпочтительней: больший диаметр двигателя - меньшему, большее число шагов (зубцов) - меньшему, большее напряжение АБ - меньшему. Depending on the particular type of transport, the stepping motor can be made in the form of a motor-wheel, transport with all the drive wheels, or in the form of a single engine with a central rotor and transmission of rotation to ordinary wheels through a transmission. One-section or three-section. In any design, it is preferable: a larger motor diameter is smaller, a larger number of steps (teeth) is smaller, a larger AB voltage is smaller.

Предлагаемый электропривод позволяет создать электротранспорт с использованием широкораспространенных и не дорогих свинцовых аккумуляторных батарей, в среднем на порядок экономичнее существующего по расходу электроэнергии (расход электроэнергии на единицу массы полезного груза, перевозимого на равное расстояние, за равное время), что также, в среднем на порядок, позволяет снизить емкость, массу и стоимость бортовой аккумуляторной батареи. The proposed electric drive allows you to create electric vehicles using widespread and not expensive lead-acid batteries, on average an order of magnitude more economical than the existing electricity consumption (electricity consumption per unit mass of payload transported at an equal distance, for an equal time), which is also, on average, an order of magnitude , reduces the capacity, weight and cost of the onboard battery.

Источники информации
1. Сборник задач по общей электротехнике под редакцией В.С. Пантюшина. Изд. второе "Высшая школа", 1973, гл. 16, стр. 277.
Sources of information
1. A collection of tasks on general electrical engineering edited by V.S. Pantyushina. Ed. the second Higher School, 1973, ch. 16, p. 277.

2. Авт. св. СССР N 1140207, кл. H 02 K 37/00, 1985. 2. Auth. St. USSR N 1140207, class H 02 K 37/00, 1985.

Claims (3)

1. Электропривод транспортных средств с автономными источниками питания, содержащий аккумуляторную батарею, шаговый электродвигатель с цилиндрической катушкой внутри зубчатого статора, зубчатый ротор, электронный ключ в цепи питания катушки и датчик угла подачи импульсов, отличающийся тем, что в нем электронный ключ коммутируют времязадающим и регулирующим устройством, в качестве которого между электронным ключом и датчиком угла подачи импульсов включен генератор импульсов длительностью не более половины постоянной времени катушки двигателя и периодом повторения не более времени включения упомянутого датчика при максимальных оборотах двигателя, задаваемых педалью акселератора, при этом время включения электронного ключа не должно превышать половину постоянной времени катушки двигателя, а датчик угла подачи импульсов задает необходимый момент и угол включения времязадающего и регулирующего устройства, при этом угол включения не должен превышать ширину зуба в градусах, введены накопитель энергии, в качестве которого между аккумуляторной батареей и двигателем через индуктивность и диод включен конденсатор, регенерирующее устройство, в качестве которого параллельно катушке двигателя встречно току питания включена цепь из последовательно соединенных диода и индуктивности, при этом время нарастания напряжения на конденсаторе и время затухания тока в катушке двигателя не должно превышать длительность паузы между импульсами генератора, катушка двигателя выполнена из алюминиевого провода, ротор выполнен в виде цилиндрического магнитопровода, зубцы статора и ротора имеют прямоугольную форму и ширину не более половины пазов, статор, ротор и сердечники индуктивностей выполнены из материала с высокой начальной магнитной проницаемостью и минимальными потерями. 1. An electric drive of vehicles with autonomous power sources, comprising a storage battery, a stepping motor with a cylindrical coil inside the gear stator, a gear rotor, an electronic key in the power supply circuit of the coil and a pulse angle sensor, characterized in that the electronic key is switched in it by timing and control a device in which a pulse generator with a duration of not more than half the coil time constant is connected between the electronic key and the pulse angle sensor the engine and the repetition period of not more than the switch-on time of the aforementioned sensor at maximum engine speeds specified by the accelerator pedal, while the switch-on time of the electronic key must not exceed half the time constant of the engine coil, and the pulse angle sensor sets the required moment and turn-on angle of the timing and control device, at the same time, the inclusion angle should not exceed the width of the tooth in degrees, an energy storage device has been introduced, in which quality between the battery and the motor h Through the inductance and the diode, a capacitor is turned on, a regenerating device, in which a circuit from a series-connected diode and inductance is connected in parallel with the motor coil, while the rise time of the voltage across the capacitor and the decay time of the current in the motor coil should not exceed the pause duration between the generator pulses the motor coil is made of aluminum wire, the rotor is made in the form of a cylindrical magnetic circuit, the teeth of the stator and rotor are rectangular and Irina not more than half of the slots, the stator, the rotor and inductors cores made of a material having high initial permeability and minimal losses. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что в нем датчик угла подачи импульсов выполнен бесконтактным с использованием эффекта Холла. 2. The drive according to claim 1, characterized in that in it the sensor of the angle of the pulse is made non-contact using the Hall effect. 3. Электропривод по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нем шаговый электродвигатель может быть выполнен трехсекционным со сдвигом секций в пределах шага. 3. The drive according to claim 1 or 2, characterized in that in it the stepping motor can be made three-section with a shift of the sections within the step.
RU97100523A 1997-01-16 1997-01-16 Electric drive for vehicles with autonomous power supply RU2136104C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97100523A RU2136104C1 (en) 1997-01-16 1997-01-16 Electric drive for vehicles with autonomous power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97100523A RU2136104C1 (en) 1997-01-16 1997-01-16 Electric drive for vehicles with autonomous power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97100523A RU97100523A (en) 1999-02-10
RU2136104C1 true RU2136104C1 (en) 1999-08-27

Family

ID=20189051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97100523A RU2136104C1 (en) 1997-01-16 1997-01-16 Electric drive for vehicles with autonomous power supply

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2136104C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778064C1 (en) * 2021-12-06 2022-08-15 Алексей Юрьевич Маслов Vehicle and method for driving the vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778064C1 (en) * 2021-12-06 2022-08-15 Алексей Юрьевич Маслов Vehicle and method for driving the vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1725780A3 (en) Motor-wheel
US8134271B2 (en) Adaptive winding system and control method for electric machines
US5294853A (en) Electrical powerplant for vehicles
US8400084B2 (en) Regenerative switched reluctance motor driving system
TW234790B (en) Hybrid alternator
DE69420743T2 (en) HYBRID AC GENERATOR WITH VOLTAGE REGULATOR
EP2070182A2 (en) Electric motor
RU2136104C1 (en) Electric drive for vehicles with autonomous power supply
CN106464107A (en) Motor drive system using constant current control
JP6060296B1 (en) Switched reluctance motor device with constant current control
US5606230A (en) Direct current drive system
WO1997018617A1 (en) Method and apparatus for improving the efficiency of a permanent magnet motor
EP1479936B1 (en) Controller of electromagnetic clutch
SU1181112A1 (en) Step electric drive
JP2013162574A (en) Motor driven by non-sine wave
RU2674993C1 (en) Electronic control system of brushless electric motor (options)
JP5238466B2 (en) DC constant current power supply device and motor drive system using the same
RU97100523A (en) METHOD OF MANUFACTURE AND DEVICE OF ELECTRIC DRIVE OF VEHICLES WITH AUTONOMOUS POWER SUPPLIES
JPH09275698A (en) Drive circuit and control method for switched reluctance motor
Abou-Zaid et al. Analysis and Performance of axial field switched reluctance generator
CN114400830B (en) Double-flyback switch reluctance pulse power generation system with double-winding structure
SU855893A1 (en) Thyristorized dc voltage converter for control of dc motor
SU1275673A1 (en) D.c.electric gear-motor
SU1516390A1 (en) Device for regenerative/rheostatic braking of subway car
SU934888A1 (en) Electrical machine pulse generator