RU2400378C2 - Электромобиль - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электротранспорта и может быть использовано при конструировании электромобиля. Электромобиль содержит несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, аккумуляторные батареи, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления. На электромобиле размещен приводной электродвигатель постоянного тока, электрически подключенный к аккумуляторным батареям и установленный на корпусе понижающего редуктора, внутри которого установлен ведомый вал, связанный с валом приводного электродвигателя, и на нем закреплены подвижные диски с магнитами. Несколько неподвижных дисков закреплены внутри корпуса по числу подвижных дисков. На торцевых частях неподвижных дисков также закреплены магниты, обращенные одноименными полюсами к магнитам подвижных дисков. Все магниты установлены под углом к соответствующим торцевым поверхностям. Между подвижными и неподвижными дисками закреплены неподвижные защитные диски из ферросплава, имеющие сквозные радиальные пазы. Ведомый вал редуктора связан с генератором постоянного тока, выход которого через механизмы управления подключен к тяговым электродвигателям и аккумуляторным батареям. Техническим результатом является более экономичное расходование аккумуляторных батарей, увеличение пробега электромобиля. 14 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к области электротранспорта и может найти применение при конструировании электромобилей.

В настоящее время в связи с растущими ценами и увеличивающимися трудностями получения органического топлива ведутся работы по значительному сокращению потребления топлива и переходу на энергосберегающие технологии. Исследования идут по двум путям. Первый путь - создание новых источников электрического тока либо бестопливных двигателей. Второй путь - создание устройств, позволяющих при небольших затратах получать более значительные мощности энергии на выходе. (http://www.energi.21.ru, http://www.ntpo.com, http://www.strocon.ru, http://www.senav.net, http://torch.kosmopoisk.ru и др.). Предлагаемое изобретение представляет второй путь развития.

Известен электрокар, содержащий раму, ходовую часть с моторными и управляемыми колесами, площадку водителя, грузовую платформу, отсек аккумуляторных батарей, механизмы управления. Грузоподъемность 5 т, скорость движения 15-20 км/час, запас хода - в пределах заводской территории. (Политехнический словарь, изд. 2, гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский, Советская энциклопедия, М., 1980, с.612-613).

Недостатками известного электрокара являются небольшое расстояние перемещения груза, малая скорость движения, большой расход электроэнергии, частые зарядки аккумуляторных батарей, большой собственный вес.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электрокара.

Известен также электромобиль фирмы "Ниссан", Япония, содержащий несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, отсек аккумуляторных батарей, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления.

Масса 3,5 т, грузоподъемность 1 т, мощность двигателя 27 кВт, скорость 85 км/час, запас хода при скорости движения 40 км/час 220 км. (Там же, с.614, рис. на с.616).

Известный электромобиль фирмы "Ниссан" как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.

Недостатки известного электромобиля, принятого за прототип, те же.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электромобиля.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик электромобиля.

Указанная цель согласно изобретения обеспечивается тем, что на электромобиле дополнительно размещены приводной электродвигатель постоянного тока, подключенный к аккумуляторным батареям, понижающий редуктор с усилителем крутящего момента, на цилиндрическом корпусе которого закреплен приводной электродвигатель, и который закрыт с обеих сторон крышками, внутри которого установлен ведомый вал, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, на котором закреплены: маховик с зубчатым венцом, который через промежуточную шестерню соединен с шестерней, установленной на валу приводного электродвигателя, несколько подвижных дисков с постоянными магнитами, размещенными на задних торцевых поверхностях в глухих радиальных пазах и обращенными к указанным поверхностям своими одноименными полюсами, причем продольная ось каждого из магнитов наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и расположена под углом к задней торцевой поверхности подвижного диска, кроме того, внутри корпуса понижающего редуктора закреплено несколько неподвижных дисков по числу подвижных дисков, каждый из которых размещен на некотором расстоянии от соответствующего подвижного диска и имеющих также глухие радиальные пазы, в которых закреплены постоянные магниты, концы которых выходят на передние торцевые поверхности неподвижных дисков и обращены в сторону постоянных магнитов подвижных дисков теми же одноименными полюсами, причем продольная ось каждого из постоянных магнитов наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и установлена под тем же углом к передней торцевой поверхности неподвижного диска, кроме того, внутри корпуса понижающего редуктора между подвижными и неподвижными дисками на равном расстоянии от одного и другого закреплены неподвижные защитные диски, выполненные из ферросплава и имеющие сквозные радиальные пазы, продольная ось каждого из которых наклонена в сторону передней крышки корпуса понижающего редуктора и образует с задней торцевой поверхностью такой же угол, что и у подвижных и неподвижных дисков, причем количество постоянных магнитов на подвижном и неподвижном дисках одинаково и соответствует количеству сквозных пазов на неподвижном защитном диске, генератор постоянного тока, вал которого посредством соединительной муфты связан с ведомым валом понижающего редуктора, а выход электрически соединен через механизмы управления с тяговыми электродвигателями и аккумуляторными батареями, тормозные реостаты через механизмы управления электрически подключены к тяговым электродвигателям.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид электромобиля, на фигуре 2 - схема силовой передачи, на фигуре 3 - общий вид приводного электродвигателя постоянного тока с понижающим редуктором, на фигуре 4 - расположение узлов в корпусе понижающего редуктора, на фигуре 5 - устройство усилителя крутящего момента, на фигуре 6 - вид слева на торцевую поверхность подвижного диска, на фигуре 7 - вид справа на торцевую поверхность подвижного диска, на фигуре 8 - вид сбоку на подвижный диск с частичным разрезом, на фигуре 9 - вид слева на торцевую поверхность неподвижного защитного диска, на фигуре 10 - вид сбоку на неподвижный защитный диск с частичным разрезом, на фигуре 11 - вид справа на торцевую поверхность неподвижного диска, на фигуре 12 - вид сбоку на неподвижный диск с частичным разрезом, на фигуре 13 - общий вид магнита, на фигуре 14 - схема усиления крутящего момента на ведомом валу понижающего редуктора.

Электромобиль содержит несущий кузов 1, ходовую часть с элементами подвески, состоящую из управляемых колес 2 и ведущих колес 3, связанных с бортовыми редукторами 4 и тяговыми электродвигателями 5, аккумуляторные батареи 6, электрически соединенные с приводным электродвигателем постоянного тока 7, корпус которого соединен с цилиндрическим корпусом 8 понижающего редуктора 9, закрытого передней 10 и задней 11 крышками. Внутри цилиндрического корпуса в подшипниках крышек установлен ведомый вал 12, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки. На ведомом валу закреплены маховик 13, зубчатый венец которого через промежуточную шестерню 14 связан с шестерней 15 приводного электродвигателя. Внутри корпуса размещен усилитель крутящего момента, состоящий из нескольких подвижных дисков 16 с постоянными магнитами 17, размещенными на задних торцевых поверхностях в глухих радиальных пазах и обращенных к указанным поверхностям своими одноименными полюсами, закрепленными на ведомом валу. Продольная ось каждого из магнитов наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и расположена под углом α, равным 45°, к задней торцевой поверхности каждого из подвижных дисков. Внутри корпуса понижающего редуктора закреплено несколько неподвижных дисков 18 по числу подвижных дисков, каждый из которых размещен на некотором расстоянии от соответствующего подвижного диска и имеет глухие радиальные пазы, в которых закреплены постоянные магниты, концы которых выходят на передние торцевые поверхности и обращены в сторону постоянных магнитов подвижных дисков одноименными полюсами. Продольная ось каждого постоянного магнита наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и установлена под тем же углом к передней торцевой поверхности неподвижного диска. Магниты подвижных и неподвижных дисков должны быть изготовлены из ферромагнитных порошков с редкоземельными элементами и иметь высокий уровень напряженности магнитного поля. Между подвижными и неподвижными дисками на равном расстоянии от одного и другого закреплены неподвижные защитные диски 19, выполненные из ферросплава и имеющие сквозные радиальные пазы 20. Продольная ось каждого из пазов наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и образует с задней торцевой поверхностью угол α, равный 45°. Количество постоянных магнитов на подвижном и неподвижном дисках одинаково и соответствует количеству пазов на неподвижном защитном диске. Ведомый вал понижающего редуктора через соединительную муфту 21 связан с валом генератора постоянного тока 22, который электрически соединен через механизмы управления 23 с тяговыми электродвигателями. Тяговые электродвигатели через механизмы управления электрически соединены с тормозными реостатами 24. Генератор постоянного тока электрически соединен с системой зарядки аккумуляторных батарей, не показанной на чертежах.

Работа электромобиля.

Для движения электромобиля необходимо подать на приводной электродвигатель 7 от аккумуляторных батарей 6 ток и напряжение примерно в 3 раза меньше необходимого. Приводной электродвигатель 7 с небольшой скоростью станет раскручивать ведомый вал 12 через шестерни 15, 14 и зубчатый венец маховика 13 понижающего редуктора 9. При этом соединительная муфта 21 отключена и генератор постоянного тока 22 не работает. Вместе с ведомым валом начнут вращаться подвижные диски 16 с постоянными магнитами 17 с силой F. В те моменты, когда магниты 17 подвижных дисков 16 и неподвижных дисков 18 оказываются соосно друг другу и соосно сквозным радиальным пазам 20 неподвижных защитных дисков 19, те и другие посредством магнитных полей начинают отталкиваться друг от друга и на подвижные диски 16 начинают действовать силы Fм, направленные под углом к подвижным дискам, заставляющие их вместе с ведомым валом 12 вращаться с большей частотой и большим крутящим моментом (фиг.14). При этом сила F, создаваемая приводным электродвигателем 7, и сила Fм, создаваемая магнитными полями постоянных магнитов 17 подвижных 16 и неподвижных 18 дисков, будут создавать равнодействующую силу Fp, которая и будет определять частоту вращения ведомого вала 12, крутящий момент на нем и через шестерни 15, 14, зубчатый венец маховика 13 доведет частоту вращения приводного электродвигателя 7 до необходимой нормы. В те моменты, когда магниты 17 подвижных дисков 16 закрыты неподвижными защитными дисками 19, никакого взаимодействия с магнитами 17 неподвижных дисков 18 не происходит. Неподвижные защитные диски 19 предохраняют подвижные диски 16 от преждевременного воздействия магнитных полей неподвижных дисков 18 в продольном направлении, что могло бы привести к торможению подвижных дисков и ведомого вала 12. Таким образом, при указанном выше положении магнитов 17 подвижных 16 и неподвижных 18 дисков и сквозных пазов 20 неподвижных защитных дисков 19 происходит периодическое воздействие на подвижные диски 16, ведомый вал 12 и вал приводного электродвигателя 7 одновременно всех магнитов 17, что создает максимальный крутящий момент и максимальную частоту вращения ведомого вала 12. Маховик 13 позволяет быстрее и легче проходить те положения, когда магнитные поля подвижных и неподвижных дисков не взаимодействуют друг с другом. После того как ведомый вал 12 набрал необходимую частоту вращения, включается соединительная муфта 21 и генератор постоянного тока 22 начинает вырабатывать постоянный ток, больший по величине, чем тот, который используется для питания приводного электродвигателя, который используется для питания тяговых электродвигателей 5, частота вращения валов которых, а следовательно, и скорость движения электромобиля регулируются посредством механизмов управления 23. Кроме обычных тормозов на электромобиле для торможения используются тормозные реостаты 24, включаемые посредством механизмов управления 23 в цепь тяговых электродвигателей 5, работающих в режиме генераторов электрического тока. При движении на спусках, остановках или стоянках с невыключенным приводным электродвигателем энергия, вырабатываемая генератором постоянного тока 22, поступает на подзарядку аккумуляторных батарей. Таким образом, при работе маломощного приводного электродвигателя расходуется небольшое количество электроэнергии, а на выходе за счет энергии магнитных полей постоянных магнитов создается большее количество электроэнергии, которая идет на приведение электромобиля в движение и для подзарядки аккумуляторных батарей. После поездки отключается соединительная муфта 21 и выключается приводной электродвигатель 7. Использование усилителя крутящего момента позволит реже заряжать аккумуляторные батареи, но не может полностью исключить этот процесс.

Положительный эффект: более экономичное расходование энергии аккумуляторных батарей, увеличение пробега электромобиля между зарядками аккумуляторных батарей, увеличение скорости движения за счет применения более мощных тяговых электродвигателей.

Claims (1)

1. Электромобиль, содержащий несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, аккумуляторные батареи, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления, отличающийся тем, что на электромобиле дополнительно размещены приводной электродвигатель постоянного тока, подключенный к аккумуляторным батареям, понижающий редуктор с усилителем крутящего момента, на цилиндрическом корпусе которого закреплен приводной электродвигатель, и который закрыт с обеих сторон крышками, внутри которого установлен ведомый вал, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, на котором закреплены маховик с зубчатым венцом, который через промежуточную шестерню соединен с шестерней, установленной на валу приводного электродвигателя, несколько подвижных дисков с постоянными магнитами, размещенными на задних торцевых поверхностях в глухих радиальных пазах и обращенных к указанным поверхностям своими одноименными полюсами, причем продольная ось каждого из магнитов наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и расположена под углом к задней торцевой поверхности подвижного диска, кроме того, внутри корпуса понижающего редуктора закреплено несколько неподвижных дисков по числу подвижных дисков, каждый из которых размещен на некотором расстоянии от соответствующего подвижного диска и имеющих также глухие радиальные пазы, в которых закреплены постоянные магниты, концы которых выходят на передние торцевые поверхности неподвижных дисков и обращены в сторону постоянных магнитов подвижных дисков теми же одноименными полюсами, причем продольная ось каждого из постоянных магнитов наклонена в сторону передней крышки понижающего редуктора и установлена под тем же углом к передней торцевой поверхности неподвижного диска, кроме того, внутри корпуса понижающего редуктора между подвижными и неподвижными дисками на равном расстоянии от одного и другого закреплены неподвижные защитные диски, выполненные из ферросплава и имеющие сквозные радиальные пазы, продольная ось каждого из которых наклонена в сторону передней крышки корпуса понижающего редуктора и образует с задней торцевой поверхностью такой же угол, что и у подвижных и неподвижных дисков, причем количество постоянных магнитов на подвижном и неподвижном дисках одинаково и соответствует количеству сквозных пазов на неподвижном защитном диске, генератор постоянного тока, вал которого посредством соединительной муфты связан с ведомым валом понижающего редуктора, а выход электрически соединен через механизмы управления с тяговыми электродвигателями и аккумуляторными батареями, тормозные реостаты через механизмы управления электрически подключены к тяговым электродвигателям.

Images