RU213826U1 - TANGENTIAL ELECTROMECHANICAL DRIVE OF ELECTRIC TRANSPORT - Google Patents
TANGENTIAL ELECTROMECHANICAL DRIVE OF ELECTRIC TRANSPORT Download PDFInfo
- Publication number
- RU213826U1 RU213826U1 RU2021120591U RU2021120591U RU213826U1 RU 213826 U1 RU213826 U1 RU 213826U1 RU 2021120591 U RU2021120591 U RU 2021120591U RU 2021120591 U RU2021120591 U RU 2021120591U RU 213826 U1 RU213826 U1 RU 213826U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- electric
- motor
- wheel
- tangential
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 22
- 241001061257 Emmelichthyidae Species 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области транспортной техники, в частности к созданию эффективных тяговых электромеханических приводов для электромобилей. Тангенциальный электромеханический привод электротранспорта представляет собой асинхронный электродвигатель переменного тока 1 (может быть электродвигатель постоянного тока или мотор-колесо), вращение от которого передается через шестерни 3 и 7 зубчатой передачи непосредственно на обод 5 ведущего колеса. Движение электромобиля осуществляется ведущими колесами, которые расположены на неподвижной оси в свободном вращении через подшипниковый узел. Передача крутящего момента напрямую на обод ведущего колеса, а не через понижающий редактор, дифференциал и вращающиеся полуоси позволяет при сохранении известных скоростных характеристик снизить мощность электродвигателей, в том числе и за счет снижения потерь на трансмиссию. При этом упрощается конструкция привода, убираются потери на трение в трансмиссии ввиду отсутствия редуктора и дифференциала, уменьшается емкость аккумуляторов с увеличением пробега электромобиля без подзарядки и снижается себестоимость выпуска электромобилей. Полезная модель особенно актуальна для грузового транспорта с колесами большого диаметра, а также может найти применение и в космической отрасли, когда для луноходов и марсоходов нужны экономичные и легкие электроприводы. 2 ил. The utility model relates to the field of transport technology, in particular to the creation of efficient traction electromechanical drives for electric vehicles. The tangential electromechanical drive of electric transport is an asynchronous AC motor 1 (it can be a DC motor or a motor-wheel), the rotation from which is transmitted through the gears 3 and 7 of the gear train directly to the rim 5 of the drive wheel. The movement of the electric vehicle is carried out by driving wheels, which are located on a fixed axle in free rotation through the bearing assembly. The transfer of torque directly to the rim of the drive wheel, and not through a reduction editor, differential and rotating axle shafts, while maintaining known speed characteristics, reduces the power of electric motors, including by reducing transmission losses. At the same time, the design of the drive is simplified, friction losses in the transmission are removed due to the absence of a gearbox and differential, the battery capacity decreases with an increase in the mileage of an electric vehicle without recharging, and the cost of production of electric vehicles decreases. The utility model is especially relevant for trucks with large diameter wheels, and can also be used in the space industry, when economical and lightweight electric drives are needed for lunar rovers and rovers. 2 ill.
Description
Полезная модель относится к области транспортной техники, в частности к созданию эффективных тяговых электромеханических приводов для электромобилей.The utility model relates to the field of transport technology, in particular to the creation of efficient traction electromechanical drives for electric vehicles.
Приводы электротранспортаElectric transport drives
Многообразие известных схем, конструкций и компоновочных решений приводов электромобилей укладывается в рамки трех основных вариантов:The variety of known schemes, designs and layout solutions for electric vehicle drives fits into the framework of three main options:
1) центральный электродвигатель плюс редуктор плюс межколесный механический дифференциал;1) central electric motor plus gearbox plus cross-axle mechanical differential;
2) два бортовых электродвигателя, по одному на каждое ведущее колесо;2) two onboard electric motors, one for each drive wheel;
3) электромотор-колесо.3) electric motor-wheel.
Первый вариант наиболее распространен и считается перспективным приводом электромобилей, в том числе с комбинированными силовыми установками (FR N 2200800 А, В60K 17/00, 1974; US N 3888325 А, В60K 1/00, 1975). Такой традиционный привод устанавливается на электромобилях различных концернов, таких как Тесла, БМВ, Мерседес.The first option is the most common and is considered a promising drive for electric vehicles, including those with combined power plants (FR N 2200800 A, B60K 17/00, 1974; US N 3888325 A,
Причинами, по которым сложно достичь технического результата является тот факт, что конструкция содержит асинхронный двигатель, в котором высокое потребление электроэнергии на старте и при разгоне электромобиля, имеются также проблемы с потерями мощности при передаче высокого крутящего момента через традиционную трансмиссию, где единственным отличием является замена коробки передач автомобиля с двигателем внутреннего сгорания на понижающий обороты редуктор электромобиля.The reasons why it is difficult to achieve a technical result is the fact that the design contains an asynchronous motor, in which there is a high consumption of electricity at the start and during acceleration of an electric vehicle, there are also problems with power losses when transmitting high torque through a traditional transmission, where the only difference is the replacement gearboxes of a car with an internal combustion engine to a reduction gear of an electric car.
Второй вариант привода реализован, в частности, в электромобиле Impact, разработанном концерном General Motors (Автомобильная промышленность США, 1990, №5. - с. 7-9). Использование этого варианта сдерживается дороговизной системы и ее массогабаритностью.The second drive option is implemented, in particular, in the Impact electric vehicle developed by General Motors (US Automotive Industry, 1990, No. 5. - p. 7-9). The use of this option is constrained by the high cost of the system and its weight and size.
Третий вариант привода направлен на разработку различных мотор-колес (патенты WO 93/08999 А1, 13.05.93, US 6617746 В1, 09.09.2003; RU 2129965 С1, 10.05.1999; RU 2172261 С1, 20.08.2001; RU 2172261 С1, 20.08.2001).The third version of the drive is aimed at developing various motor-wheels (patents WO 93/08999 A1, 05/13/93, US 6617746 B1, 09/09/2003; RU 2129965 C1, 05/10/1999; RU 2172261 C1, 08/20/2001; RU 2172261 C1, 20.08.2001).
Сложности применения этого варианта связаны с нерешенными вопросами установки электродвигателей большой мощности, когда ротор вращения мотор-колеса становится тяжелым, что приводит к проблемам их эксплуатации из-за запредельного утяжеления самого ведущего колеса. При использовании в мотор-колесах электродвигателей постоянного тока большой мощности, возникают большие пусковые и переходные токи при начале движения и ускорении электромобилей, что влечет за собой потребность увеличения емкости аккумуляторов.The difficulties of using this option are associated with unresolved issues of installing high-power electric motors, when the motor-wheel rotation rotor becomes heavy, which leads to problems in their operation due to the prohibitive weighting of the drive wheel itself. When high-power DC electric motors are used in motor-wheels, large starting and transient currents occur at the start of movement and acceleration of electric vehicles, which entails the need to increase the battery capacity.
Анализ патентов показывает, что все выше перечисленные варианты приводов совершенствуются в направлении оптимизации конструкции и электросхем самих электродвигателей. При этом мало внимания уделяется совершенствованию механической передачи крутящего момента от привода на ведущее колесо, где передача мощности традиционным способом неэффективна, и особенно при увеличении диаметров колес электромобилей.An analysis of patents shows that all of the above drive options are being improved in the direction of optimizing the design and electrical circuits of the electric motors themselves. At the same time, little attention is paid to improving the mechanical transmission of torque from the drive to the drive wheel, where power transmission in the traditional way is inefficient, and especially when the diameters of the wheels of electric vehicles increase.
Известен привод электромобиля, содержащий преимущественно питаемый от преобразователя частоты трехфазный асинхронный электродвигатель, связанный через редуктор с полуосями колес и систему управления. Согласно изобретению, двигатель выполняет также функцию межколесного дифференциала, что позволяет исключить механический дифференциал. Привод обладает улучшенными габаритно-массовыми показателями и дешевле в производстве (Патент РФ №2146623, МПК В60K 17/00).An electric vehicle drive is known, containing mainly a three-phase asynchronous motor powered by a frequency converter, connected through a gearbox with wheel axles and a control system. According to the invention, the engine also performs the function of an interwheel differential, which makes it possible to eliminate the mechanical differential. The drive has improved overall dimensions and is cheaper to manufacture (RF Patent No. 2146623, IPC V60K 17/00).
Причинами, по которым нельзя достичь технического результата, является то, что конструкция содержит асинхронный электродвигатель, крутящий момент от которого передается через традиционную трансмиссию с большими потерями передаваемой мощности. Использование электродвигателей большой мощности влечет за собой высокое тепловыделение, требует сложной системы управления и высоковольтных источников питания.The reasons why the technical result cannot be achieved is that the design contains an asynchronous electric motor, the torque from which is transmitted through a traditional transmission with large losses in the transmitted power. The use of high-power electric motors entails high heat generation, requires a complex control system and high-voltage power supplies.
Известен электрический привод транспортных средств, сущность которого заключается в том, что на корпус статора электрического привода дополнительно устанавливается внутренний магнитопровод с зубцами, если он исполняется как индукторный двигатель. Если в качестве внешнего магнитопровода с зубцами установлен индуктор, состоящий из постоянных магнитов, то дополнительно также устанавливается внутренний индуктор с постоянными магнитами. Использование постоянных магнитов в качестве внешнего и внутреннего индукторов статора необходимо, если для транспортного средства требуется повышенный крутящий момент. Согласно изобретению, технический результат заключается в снижении потребления электрической энергии и повышении крутящего момента (Патент РФ 2509665, МПК В60L 11/00).An electric drive of vehicles is known, the essence of which lies in the fact that an internal magnetic circuit with teeth is additionally installed on the stator housing of the electric drive, if it is executed as an inductor motor. If an inductor consisting of permanent magnets is installed as an external magnetic circuit with teeth, then an internal inductor with permanent magnets is additionally installed. The use of permanent magnets as external and internal stator inductors is necessary if the vehicle requires increased torque. According to the invention, the technical result is to reduce the consumption of electrical energy and increase the torque (RF Patent 2509665, IPC B60L 11/00).
Однако описанный электродвигатель не решает вопрос снижения больших пусковых и переходных токов при начале движения и ускорении транспортного средства, что приводит к быстрому износу аккумуляторов и ухудшению теплового режима.However, the described electric motor does not solve the problem of reducing large starting and transient currents at the beginning of the movement and acceleration of the vehicle, which leads to rapid wear of the batteries and deterioration of the thermal regime.
Известно электро-инерционное устройство к электромобилю, принятое за прототип, привод которого содержит приводной электродвигатель, передачу и маховик, корпус которого выполнен в виде трубы с вырезом. Маховик размещен концентрично внутри корпуса, а его вал размещен в подшипниковых опорах, установленных в торцах трубы, и имеет два конца, выступающих из опоры. На одном конце размещен шкив, на другом - зубчатое колесо муфты сцепления, выполненное с возможностью привода от шестерни стартера. Приводной электродвигатель размещен на месте выреза корпуса, ось его вала параллельна оси вала маховика, а сам вал двигателя выступает за пределы корпуса и снабжен шкивом. При этом шкивы валов маховика и электродвигателя соединены между собой ременной передачей (Патент РФ №2230220, МПК: F03G 3/08).Known electro-inertial device for an electric vehicle, taken as a prototype, the drive which contains a drive motor, transmission and flywheel, the body of which is made in the form of a pipe with a cutout. The flywheel is placed concentrically inside the body, and its shaft is placed in bearing supports installed at the ends of the pipe, and has two ends protruding from the support. At one end there is a pulley, at the other - a gear wheel of the clutch, made with the possibility of being driven from the starter gear. The drive motor is located at the housing cutout, its shaft axis is parallel to the flywheel shaft axis, and the motor shaft protrudes beyond the housing and is equipped with a pulley. In this case, the pulleys of the flywheel and electric motor shafts are interconnected by a belt drive (RF Patent No. 2230220, IPC:
К недостаткам известного приводного устройства относятся большие стартовые механические нагрузки и высокие пусковые токи электродвигателя, которые связаны с необходимостью раскручивать маховик весом около 150 кг. Этот привод использует традиционную трансмиссию при передаче крутящего момента на оси ведущих колес, что приводит к потребности применять электродвигатель с повышенной мощностью из-за известных потерь на трение при передаче мощности.The disadvantages of the known drive device include large starting mechanical loads and high starting currents of the electric motor, which are associated with the need to spin the flywheel weighing about 150 kg. This drive uses a traditional transmission to transmit torque to the axles of the driving wheels, which leads to the need to use an electric motor with increased power due to known frictional losses in power transmission.
Как правило, в электромобилях крутящий момент передается таким же традиционным способом, как и в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Крутящий момент от электродвигателя передается на полуоси ведущих колес электромобиля через приводную ось и через узел понижающего редуктора с дифференциалом. В редукторе ведущая шестерня через коническую передачу с пониженной скоростью передает вращение ведомой шестерне. Затем через сателлиты дифференциала и полуоси вращение передается ведущим колесам.As a rule, in electric vehicles, torque is transmitted in the same traditional way as in cars with internal combustion engines. The torque from the electric motor is transmitted to the axle shafts of the driving wheels of the electric vehicle through the drive axle and through the reduction gear assembly with the differential. In the gearbox, the drive gear transmits rotation to the driven gear through a bevel gear at reduced speed. Then, through the satellites of the differential and the axle shaft, rotation is transmitted to the drive wheels.
Вращению колес препятствует сила трения, которая появляется между колесами и поверхностью дороги. Во время вращения ведущие колеса создают окружные тангенциальные силы, которые действуют на дорогу, стремясь как бы оттолкнуть ее назад. Для получения необходимой силы для движения колес и, соответственно, электромобиля необходим соответствующий крутящий момент.The rotation of the wheels is prevented by the friction force that appears between the wheels and the road surface. During rotation, the drive wheels create circumferential tangential forces that act on the road, trying to push it back. To obtain the necessary force for the movement of the wheels and, accordingly, the electric vehicle, an appropriate torque is needed.
По известной формуле крутящий момент равен произведению тангенциальной силы на радиус приложения этой силы: М кр.=F⋅R, где М кр. - крутящий момент, F - приложенная сила, R - радиус приложения силы.According to the well-known formula, the torque is equal to the product of the tangential force and the radius of application of this force: M cr.=F⋅R, where M cr. - torque, F - applied force, R - radius of force application.
ТогдаThen
М кр. - Fоси ⋅ Rоси = Fкол ⋅ Rкол,M cr. - F axis ⋅ R axis = F col ⋅ R col ,
где М кр. - передающийся крутящий момент,where M cr. - transmitted torque,
Fоси, Fкол. - тангенциальная сила передачи вращения на полуоси и на шину ведущего колеса,F axis , F number - tangential force of rotation transmission on the axle shaft and on the tire of the drive wheel,
Rоси, Rкол. - радиус приложения силы на полуоси и на шину ведущего колеса электромобиля.R axis , R count - the radius of application of force on the axle shaft and on the tire of the drive wheel of the electric vehicle.
Таким образом, при равенстве крутящих моментов, чем больше радиус, тем меньше приложенная сила, и наоборот. Если принять во внимание, что радиус колеса значительно больше радиуса полуоси и ведомой шестерни редуктора, то на такую же величину разности будет увеличиваться и тангенциальная сила на поверхности полуоси. Такая передача мощности через полуоси ведущих колес неэффективна. Это связано как с потерями при передаче мощности через громоздкую трансмиссию, так и с потребностью усиления всех узлов и деталей трансмиссии для передачи высокого крутящего момента с большими усилиями скручивания полуосей самих колес. Например, в заднеприводной модели Tesla Model S при передаче крутящего момента до 500 Нм через традиционную трансмиссию, полуоси привода ведущих колес испытывают не только большой крутящий момент, но и высокую тангенциальную скручивающую силу около 25000 Н. Так, например, в электромобилях Тесла при мощности электродвигателя 420 л.с. огромный крутящий момент ломает полуоси и убивает редуктор (см. teslaservice.kiev.ua).Thus, with equal torques, the larger the radius, the smaller the applied force, and vice versa. If we take into account that the radius of the wheel is much larger than the radius of the axle shaft and the driven gear of the gearbox, then the tangential force on the surface of the axle shaft will increase by the same difference. Such power transmission through the axle shafts of the drive wheels is inefficient. This is due both to losses during power transmission through a bulky transmission, and to the need to strengthen all components and parts of the transmission to transmit high torque with high twisting forces of the axle shafts of the wheels themselves. For example, in the rear-wheel drive Tesla Model S, when transmitting torque up to 500 Nm through a traditional transmission, the axle shafts of the drive wheels experience not only a large torque, but also a high tangential torsional force of about 25,000 N. For example, in Tesla electric vehicles with electric motor power 420 HP a huge torque breaks the axle shafts and kills the gearbox (see teslaservice.kiev.ua).
При создании полезной модели тангенциального электромеханического привода электротранспорта решалась задача создания эффективного привода другим способом, по сравнению с разработкой новых электродвигателей, а именно снижением мощности электродвигателя за счет передачи крутящего момента напрямую на обод ведущего колеса. Одновременно решались и другие задачи: упрощение конструкции привода электромобиля, уменьшение контактных усилий в узлах передачи крутящего момента и снижение эксплуатационных затрат, в т.ч. и за счет уменьшения емкости аккумуляторов с соответствующим увеличением пробега электромобиля без подзарядки.When creating a useful model of a tangential electromechanical drive for electric transport, the problem of creating an efficient drive was solved in a different way compared to the development of new electric motors, namely, reducing the power of the electric motor by transmitting torque directly to the drive wheel rim. At the same time, other tasks were also solved: simplifying the design of an electric vehicle drive, reducing contact forces in torque transmission units and reducing operating costs, incl. and by reducing the capacity of the batteries with a corresponding increase in the range of electric vehicles without recharging.
Поставленная задача решена за счет того, что передача крутящего момента осуществляется не через редуктор, дифференциал и вращающуюся полуось ведущего колеса, а напрямую от электродвигателя через зубчатую передачу непосредственно на обод ведущего колеса, которое расположено на неподвижной оси с возможностью свободного вращения. Такое техническое решение позволяет уменьшить мощность приводного электродвигателя, его массу, габариты и стоимость. При этом автоматически уменьшается количество и стоимость аккумуляторов. Снижается и себестоимость выпуска электромобиля, в т.ч. и за счет отсутствия в нем редуктора и дифференциала.The problem is solved due to the fact that the transmission of torque is carried out not through the gearbox, differential and rotating semi-axle of the drive wheel, but directly from the electric motor through the gear directly to the rim of the drive wheel, which is located on a fixed axle with the possibility of free rotation. This technical solution allows to reduce the power of the drive motor, its weight, dimensions and cost. This automatically reduces the number and cost of batteries. The cost of producing an electric car is also decreasing, incl. and due to the absence of a gearbox and differential in it.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1, 2 показан тангенциальный электромеханический привод электромобиля с передачей крутящего момента от электродвигателя на ведущее колесо по варианту установки двух бортовых электродвигателей, по одному на каждое ведущее колесо. Принципиально, эта схема подходит и для других вариантов передачи крутящего момента, в т.ч. и с установкой мотор-колес.The utility model is illustrated in the drawings, where in Fig. 1, 2 shows a tangential electromechanical drive of an electric vehicle with torque transmission from the electric motor to the drive wheel according to the option of installing two onboard electric motors, one for each drive wheel. In principle, this scheme is also suitable for other options for transmitting torque, incl. and with the installation of motor-wheels.
Тангенциальный электромеханический привод представляет собой асинхронный электродвигатель трехфазного переменного тока 1, через ось которого 2 передается вращение на ведущую зубчатую шестерню 3 привода. Электропитание двигателя передается через преобразователь частоты 4. Ведущее колесо состоит из обода 5 колеса с пневматической шиной 6 и закрепленной на ободе зубчатой шестерней 7. Обод 5 колеса через подшипниковый узел 8 установлен на неподвижную ось 9 с возможностью свободного вращения ведущего колеса. Тангенциальный электромеханический привод передает вращение от электродвигателя 1 через ведущую шестерню 3 на шестерню колеса 7. Привод закреплен на подвеске электромобиля, которая обеспечивает жесткое соединение привода с неподвижной осью 9 колеса.The tangential electromechanical drive is an asynchronous three-phase alternating
Тангенциальный электромеханический привод работает следующим образом. Электропитание асинхронного электродвигателя трехфазного переменного тока 1 осуществляется от аккумуляторных батарей через инвертор и преобразователь частоты 4. При начале движения электромобиля включается электродвигатель 1 привода. Тангенциальный электромеханический привод передает вращение через зубчатую передачу ведущему колесу электромобиля, в частности, ведущая шестерня 3 передает вращение с понижающей скоростью шестерне 7, закрепленной на ободе 5 колеса. Движение электромобиля осуществляется ведущими колесами, которые расположены на неподвижной оси 9 в свободном вращении через подшипниковый узел 8. Все остальные детали и устройства ведущего колеса, в т.ч. тормоз и подвеска устанавливаются в традиционном исполнении.Tangential electromechanical drive operates as follows. The power supply of the asynchronous electric motor of three-phase alternating current 1 is carried out from batteries through the inverter and
Скорость движения автомобиля регулируется оборотами электродвигателя при помощи преобразователя частоты. При этом важным является то обстоятельство, что преобразователь частоты при увеличении-уменьшении оборотов электродвигателя в пределах +/- 30% обеспечивает практически неизменными его мощность и крутящий момент. Двигатель может выполнять функцию генератора, например, при движении под уклон.The speed of the car is controlled by the speed of the electric motor using a frequency converter. At the same time, it is important that the frequency converter, with an increase or decrease in the speed of the electric motor within +/- 30%, ensures its power and torque are practically unchanged. The engine can act as a generator, for example, when driving downhill.
В полезной модели представлена основная концепция тангенциального электромеханического привода электротранспорта. Одной из отличительных особенностей такого конструкторского решения является то обстоятельство, что вращение от электродвигателя на ведущее колесо электромобиля передается напрямую практически без потерь. Таким образом, нет необходимости использовать традиционную трансмиссию с многоступенчатым редуктором. Его здесь нет. При этом если в существующих моделях электромобилей при передаточном числе 1:10 скорость вращения электродвигателя уменьшается при передаче на полуось ведущего колеса соответственно в 10 раз, то в заявленной полезной модели с тангенциальным электромеханическим приводом передаточное число зубчатой передачи на колесе составляет 1:4. Такое соотношение достигается за счет того, что вращение от электродвигателя передается не на ось колеса, а на зубчатое колесо обода колеса через ведущую шестерню привода, диаметр которой в 4 раза меньше шестерни обода колеса.The utility model presents the basic concept of a tangential electromechanical drive for electric transport. One of the distinguishing features of such a design solution is the fact that the rotation from the electric motor to the drive wheel of the electric vehicle is transmitted directly with virtually no loss. Thus, there is no need to use a traditional transmission with a multi-stage gearbox. He is not here. At the same time, if in existing models of electric vehicles with a gear ratio of 1:10, the speed of rotation of the electric motor decreases by 10 times when transferred to the axle shaft of the drive wheel, respectively, then in the claimed utility model with a tangential electromechanical drive, the gear ratio of the gear train on the wheel is 1:4. This ratio is achieved due to the fact that the rotation from the electric motor is transmitted not to the wheel axle, but to the gear wheel of the wheel rim through the drive gear, the diameter of which is 4 times smaller than the wheel rim gear.
Таким образом, полезная модель позволяет в разы снизить нагрузку на зубья зубчатых колес и свести к нулю скручивающие усилия на ось ведущих колес, т.к. ось не вращается. При этом приводной электродвигатель нет необходимости форсировать для достижения высоких до 16000 об./мин, здесь достаточно иметь простой по конструкции и более дешевый электродвигатель с оборотами около 6000 об./мин. Такая возможность полезной модели достигается за счет повышенных оборотов ведущей шестерни привода в сравнении со скоростью вращения полуоси с сохранением одинаковой тангенциальной силы для движения электромобиля. Все это приводит к упрощению конструкции привода, снижению нагрузок в передающих механизмах, понижению мощности электродвигателя и снижению себестоимости выпуска электромобиля. При этом соответствующим образом снижается и емкость тяговых аккумуляторов, являющихся основной проблемой развития электромобилестроения.Thus, the utility model makes it possible to significantly reduce the load on the gear teeth and to reduce to zero the torsional forces on the axle of the drive wheels, because the axle does not rotate. At the same time, the drive motor does not need to be forced to achieve high speeds up to 16000 rpm, it is enough to have a simple in design and cheaper electric motor with a speed of about 6000 rpm. This possibility of the utility model is achieved due to the increased speed of the drive pinion in comparison with the speed of rotation of the axle shaft while maintaining the same tangential force for the movement of the electric vehicle. All this leads to a simplification of the drive design, a reduction in loads in transmission mechanisms, a decrease in the power of the electric motor and a reduction in the cost of producing an electric vehicle. At the same time, the capacity of traction batteries, which are the main problem in the development of electric vehicles, also decreases accordingly.
Отдельные узлы и механизмы могут иметь другое конструкторское решение при сохранении передачи вращения ведущему колесу не через вращающийся вал колеса, а через обод колеса с неподвижным валом. Это касается, например, зубчатой передачи. Другим может быть и сам электродвигатель, например, электродвигатель постоянного тока, при котором отпадает необходимость в инверторе и преобразователе частоты. Полезная модель своим конструкторским решением фактически решает и проблему мотор-колес, которая связана с ростом критического веса ведущих колес при увеличении мощности приводных двигателей мотор-колес.Individual components and mechanisms may have a different design solution while maintaining the transmission of rotation to the drive wheel not through the rotating shaft of the wheel, but through the wheel rim with a fixed shaft. This applies, for example, to gearing. Another may be the motor itself, such as a DC motor, which eliminates the need for an inverter and a frequency converter. The utility model, by its design solution, actually solves the problem of motor-wheels, which is associated with an increase in the critical weight of the driving wheels with an increase in the power of the drive motors of the motor-wheels.
Полезная модель может иметь более одного электродвигателя на ведущее колесо с функциями мотор-генератора. В этом случае, например, про двух электродвигателях, при наборе скорости или движении по наклонной дороге вверх включаются оба двигателя. Это позволяет быстрее развивать нужную скорость и преодолевать трудный участок движения. На ровной дороге один электродвигатель работает на привод ведущего колеса, а второй как генератор для подзарядки аккумуляторов. При движении по наклонной дороге вниз оба электродвигателя работают как генераторы. Управление работой электродвигателей, например, через датчик устройства торк-сенсор (Torque Sensor), позволит синхронизировать обороты двигателя с оптимальным крутящим моментом. Такая компоновка позволит проводить эффективную подзарядку аккумуляторов в процессе движения, обеспечивая увеличение пробега электромобиля до стационарной перезарядки.The utility model may have more than one electric motor per drive wheel with motor-generator functions. In this case, for example, about two electric motors, when accelerating or driving up an inclined road, both motors are turned on. This allows you to quickly develop the desired speed and overcome a difficult section of movement. On a flat road, one electric motor drives the drive wheel, and the second as a generator to recharge the batteries. When driving down an incline, both electric motors work as generators. Controlling the operation of electric motors, for example, through the sensor of the Torque Sensor device, will allow you to synchronize the engine speed with the optimal torque. This arrangement will allow for efficient recharging of batteries while driving, providing an increase in the mileage of an electric vehicle before stationary recharging.
Полезная модель может быть применена и на автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Актуальна она и для гибридных автомобилей.The utility model can also be applied to vehicles with internal combustion engines. It is also relevant for hybrid vehicles.
Использование полезной модели наиболее эффективно на транспорте с большими колесами, например, на грузовом транспорте или в карьерных самосвалах для вывозки руды. В этом случае, в традиционном исполнении двигатель должны иметь огромную мощность с таким же большим крутящим моментом для передачи вращения через полуоси со значительно большим диаметром. Предложенный тангенциальный электромеханический привод кардинально решает проблему скручивания полуосей ведущих колес и выхода из строя редукторов из-за высоких напряжений в приводных механизмах грузового автотранспорта. Чем больше колесо по своему диаметру, тем дальше от оси колеса находится сам тангенциальный электромеханический привод и тем меньше нужно энергетических затрат на передачу крутящего момента от электродвигателя на ведущие колеса. Такой подход может ускорить переход от бензодизельных двигателей к электродвигателям на грузовом и гибридном транспорте.The use of the utility model is most effective on vehicles with large wheels, such as trucks or mining dump trucks for hauling ore. In this case, in the traditional version, the engine must have a huge power with the same high torque to transmit rotation through half shafts with a much larger diameter. The proposed tangential electromechanical drive radically solves the problem of twisting of the axle shafts of the driving wheels and the failure of gearboxes due to high voltages in the drive mechanisms of trucks. The larger the wheel in its diameter, the farther from the wheel axis is the tangential electromechanical drive itself and the less energy is needed to transmit torque from the electric motor to the drive wheels. This approach could accelerate the transition from gasoline-diesel to electric propulsion in trucks and hybrid vehicles.
Полезная модель может найти применение и в космической отрасли, когда для луноходов и марсоходов нужны экономичные и легкие электроприводы. Это позволит уменьшить вес этих транспортных средств и снизить мощность энергоустановки от солнечных батарей.The utility model can also be used in the space industry, when lunar rovers and rovers need economical and lightweight electric drives. This will reduce the weight of these vehicles and reduce the capacity of the power plant from solar panels.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213826U1 true RU213826U1 (en) | 2022-09-29 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH662990A5 (en) * | 1983-11-30 | 1987-11-13 | Delta Ag | Electric independent wheel drive |
CN102009576A (en) * | 2010-12-01 | 2011-04-13 | 同济大学 | Single trailing arm suspension deceleration type wheel electric drive system |
RU2672152C2 (en) * | 2014-03-14 | 2018-11-12 | Эрбас Оперейшнс Лимитед | Wheel assembly with gear |
RU2683130C1 (en) * | 2016-07-08 | 2019-03-26 | Геннадий Евгеньевич Хаинов | Wheel reduction gear of a vehicle |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH662990A5 (en) * | 1983-11-30 | 1987-11-13 | Delta Ag | Electric independent wheel drive |
CN102009576A (en) * | 2010-12-01 | 2011-04-13 | 同济大学 | Single trailing arm suspension deceleration type wheel electric drive system |
RU2672152C2 (en) * | 2014-03-14 | 2018-11-12 | Эрбас Оперейшнс Лимитед | Wheel assembly with gear |
RU2683130C1 (en) * | 2016-07-08 | 2019-03-26 | Геннадий Евгеньевич Хаинов | Wheel reduction gear of a vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105024509B (en) | The birotor wheel hub motor and its method of power transmission of four-wheel driving electric vehicle | |
CN102358159B (en) | Hybrid drive system with hydraulic torque converter | |
CN102009590B (en) | Electric stepless speed changer with three-gear speed change function and power drive mode thereof | |
CN101028799B (en) | Double-rotor hybrid power device and driving method for 4-wheel-driven automobile | |
CN103921667B (en) | Hybrid power system | |
CN102892606A (en) | Motor vehicle with combined drive | |
CN207809033U (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
CN102815198A (en) | HEV (Hybrid Electric Vehicle) driving system based on CVT (Continuously Variable Transmission) | |
CN107244232A (en) | Passenger car connection in series-parallel hybrid transmissions | |
CN107215203A (en) | A kind of variable ratio drive system for hybrid vehicle | |
CN102673381A (en) | In-wheel driving device | |
CN106660447A (en) | Hybrid drive system | |
CN201001064Y (en) | Combined flywheel battery for hybrid power vehicle | |
CN207809039U (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
CN107599819B (en) | Power transmission system of plug-in hybrid power special-purpose automobile | |
CN102815199A (en) | Electromechanical composite stepless transmission device for wheeled load-carrying vehicle with birotor motor | |
CN101934720A (en) | Hybrid power driving system and driving method thereof | |
CN205573605U (en) | Hybrid vehicle derailleur assembly | |
CN102619932A (en) | Double-clutching two-gear speed transforming transmission and double-clutching method of speed transforming transmission | |
CN107215201A (en) | Commercial car connection in series-parallel hybrid transmissions | |
CN207809041U (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
RU213826U1 (en) | TANGENTIAL ELECTROMECHANICAL DRIVE OF ELECTRIC TRANSPORT | |
CN206017596U (en) | A kind of hybrid-powered motor speed variator assembly | |
CN205601595U (en) | Vehicle hybrid synergy drive system and hybrid vehicle | |
CN201895565U (en) | Double clutch type full hybrid electric vehicle transmission system |