RU2136104C1 - Electric drive for vehicles with autonomous power supply - Google Patents
Electric drive for vehicles with autonomous power supply Download PDFInfo
- 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
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
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
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
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)
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)
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 |
-
1997
- 1997-01-16 RU RU97100523A patent/RU2136104C1/en active
Cited By (1)
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 |