RU87635U1

RU87635U1 - MOBILE DRIVE

Info

Publication number: RU87635U1
Application number: RU2009107719/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-10-20

Abstract

1. Приводное устройство для передвижных средств содержит ротор в виде диска из немагнитного материала с осью, размещенным по его периферии кольцеобразным рядом дисковых постоянных магнитов с осевой намагниченностью, датчик углового положения ротора, статор с кольцеобразным рядом обмоток, электронный коммутатор с источником постоянного тока, отличающееся тем, что дисковые постоянные магниты, размещенные по окружности диска осями в его плоскости, расположены друг к другу одноименными полюсами с зазором, а шесть одинаковых многовитковых обмоток, каждая из которых имеет в плане зигзагообразную кольцевую форму с числом зигзагов, равным половине числа постоянных магнитов или зазоров между ними, размещены симметрично по три с каждой стороны диска с шагом между ними, равным одной трети шага размещенных на диске постоянных магнитов и огибают радиальными участками половины постоянных магнитов по их окружности. ! 2. Приводное устройство для передвижных средств по п.1, отличающееся тем, что между обмотками статора, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора, и внешней поверхностью кольцевого ряда дисковых постоянных магнитов имеется зазор с минимальной величиной, обеспечивающей свободное вращательное движение ротора без касания дисковых постоянных магнитов и диска ротора с обмотками статора. ! 3. Приводное устройство для передвижных средств по п.1, отличающееся тем, что обмотки статора, огибающие дисковые постоянные магниты, экранированы облегающими их с внешней стороны кольцеобразными пластинами из магнитомягкого железа. ! 4. Приводное устройство для передвижных средств по 1. The drive device for mobile means contains a rotor in the form of a disk of non-magnetic material with an axis located at its periphery by an annular row of disk permanent magnets with axial magnetization, a rotor angular position sensor, a stator with an annular row of windings, an electronic switch with a constant current source, characterized the fact that the disk permanent magnets placed around the circumference of the disk with axes in its plane are arranged to each other by the same poles with a gap, and six are identical multi-turn windings, each of which has a zigzag ring shape in plan with the number of zigzags equal to half the number of permanent magnets or the gaps between them, are placed symmetrically in three on each side of the disk with a step between them equal to one third of the step of the permanent magnets placed on the disk and are enveloped by radial sections of half permanent magnets around their circumference. ! 2. The drive device for mobile vehicles according to claim 1, characterized in that between the stator windings located in the grooves of the two profiled mating halves of the stator housing and the outer surface of the annular row of disk permanent magnets there is a gap with a minimum value that allows the rotor to rotate freely without touch of permanent disk magnets and rotor disk with stator windings. ! 3. The drive device for mobile vehicles according to claim 1, characterized in that the stator windings enveloping the disk permanent magnets are shielded by magnetically soft iron ring-shaped plates surrounding them from the outside. ! 4. Drive unit for mobile vehicles by

Description

Полезная модель относится к приводным устройствам передвижных средств, в частности, для электромобилей, электрокар, инвалидных колясок, а так же для плавсредств.The utility model relates to drive devices of mobile vehicles, in particular for electric vehicles, electric cars, wheelchairs, as well as for watercraft.

Известно устройство, содержащее постоянные магниты, сердечники с катушками, датчики углового положения ротора, причем ротор выполнен в виде концентрично расположенных оболочек с размещенными на них постоянными магнитами с чередующимися полярностями, а статор с сердечниками и катушками на них размещен между постоянными магнитами (см. патент RU 2074761), прототип.A device is known that contains permanent magnets, cores with coils, rotor angular position sensors, the rotor being made in the form of concentric shells with permanent magnets placed on them with alternating polarities, and a stator with cores and coils on them is placed between the permanent magnets (see patent RU 2074761), prototype.

Недостатком прототипа является большая масса, низкая эффективность в пользовании, связанная с потерями на преодоление тангенциальных составляющих сил притяжения между постоянными магнитами и сердечниками катушек, большой пусковой ток, малый диапазон изменения числа оборотов ротора.The disadvantage of the prototype is the large mass, low efficiency in use associated with losses to overcome the tangential components of the attractive forces between the permanent magnets and the cores of the coils, a large starting current, a small range of changes in the number of revolutions of the rotor.

Технический результат заключается в повышении эффективности в пользовании, уменьшении массы и металлоемкости, снижении пускового тока, расширении диапазона изменения числа оборотов ротора и расширении сферы применения.The technical result consists in increasing the efficiency in use, reducing the mass and metal consumption, reducing the starting current, expanding the range of changes in the rotor speed and expanding the scope.

Технический результат достигается тем, что приводное устройство передвижных средств содержит ротор в виде диска из немагнитного материала с осью, размещенным по его периферии кольцеобразным рядом дисковых постоянных магнитов с осевой намагниченностью, датчик углового положения ротора, статор с кольцеобразным рядом обмоток, электронный коммутатор с источником постоянного тока. Особенностью является то, что дисковые постоянные магниты, размещенные по окружности диска осями в его плоскости, расположены друг к другу одноименными полюсами с зазором, а шесть одинаковых многовитковых обмоток, каждая из которых имеет в плане зигзагообразную кольцевую форму с числом зигзагов, равным половине числа постоянных магнитов или зазоров между ними, размещены симметрично по три с каждой стороны диска с шагом между ними, равным одной трети шага размещенных на диске постоянных магнитов и огибают радиальными участками половины постоянных магнитов по их окружности. Между обмотками статора, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора, и внешней поверхностью кольцевого ряда дисковых постоянных магнитов имеется зазор с минимальной величиной, обеспечивающей свободное вращательное движение ротора без касания дисковых постоянных магнитов и диска ротора с обмотками статора. Обмотки статора, огибающие дисковые постоянные магниты, экранированы облегающими их с внешней стороны кольцеобразными пластинами из магнитомягкого железа. Датчик углового положения ротора содержит перфорированный диск, размещенный на оси ротора, расположенные друг против друга с обеих сторон перфорированного диска светодиоды и фотодиоды. Фотодиоды датчика углового положения ротора электрически соединены с электронным коммутатором, обеспечивающим подключение обмоток статора к источнику постоянного тока в зависимости от углового положения ротора.The technical result is achieved by the fact that the drive device of the mobile means comprises a rotor in the form of a disk of non-magnetic material with an axis located at its periphery with an annular row of disk permanent magnets with axial magnetization, a rotor angular position sensor, a stator with an annular row of windings, an electronic switch with a constant source current. The peculiarity is that the disk permanent magnets, placed around the disk circumference by the axes in its plane, are located to each other by the same poles with a gap, and six identical multi-turn windings, each of which has a zigzag ring shape in plan with the number of zigzags equal to half the number of constants magnets or the gaps between them are placed symmetrically on three on each side of the disk with a step between them equal to one third of the step of the permanent magnets placed on the disk and bend around the radial sections of half tinuous magnets on their circumference. Between the stator windings located in the grooves of two profiled mating halves of the stator housing, and the outer surface of the annular row of disk permanent magnets, there is a gap with a minimum value providing free rotational movement of the rotor without touching the disk permanent magnets and the rotor disk with stator windings. The stator windings enveloping the disk permanent magnets are shielded by ring-shaped magnetically soft iron plates surrounding them from the outside. The rotor angular position sensor contains a perforated disk placed on the rotor axis, LEDs and photodiodes located opposite each other on both sides of the perforated disk. The photodiodes of the rotor angular position sensor are electrically connected to an electronic switch that provides the connection of the stator windings to a DC source, depending on the angular position of the rotor.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция приводного устройства передвижных средств в общем виде в разрезе; фиг.2 - схематическое изображение взаимного расположения облегающих постоянные магниты обмоток; фиг.3 - порядок расположения обмоток с обеих сторон диска ротора; фиг.4 - конструкция датчика углового положения ротора.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: figure 1 - design of the drive device of the mobile means in a General view in section; figure 2 - schematic representation of the relative position of the surrounding permanent magnets of the windings; figure 3 - the arrangement of the windings on both sides of the rotor disk; figure 4 - design of the sensor of the angular position of the rotor.

Приводное устройство передвижных средств (фиг.1) имеет ротор в виде диска 1 из немагнитного материала с осью 2, размещенным по его периферии кольцеобразным рядом дисковых постоянных магнитов 3 (см. фиг.2) с осевой намагниченностью, датчик 4 углового положения ротора, статор 5 с кольцеобразным рядом обмоток 6, 7, 8, 6*, 7*, 8* (см. фиг.3), электронный коммутатор 9 с источником постоянного тока 10. Дисковые постоянные магниты 3, размещенные по окружности диска 1 осями в его плоскости, расположены друг к другу одноименными полюсами с зазором 6, а шесть одинаковых многовитковых обмоток 6, 7, 8 и 6*, 7*, 8*, каждая из которых имеет в плане зигзагообразную кольцевую форму (см. фиг.2) с числом зигзагов, равным половине числа постоянных магнитов 3 или зазоров между ними, размещены симметрично по три (6, 7, 8 и 6*, 7*, 8*) с каждой стороны диска 1 с шагом между ними, равным одной трети шага Н° (в градусах) размещенных на диске 1 постоянных магнитов 3 и огибают радиальными участками половины постоянных магнитов 3 по их окружности 11 (см. фиг.3). Между обмотками 6, 7, 8 и 6*, 7*, 8* статора 5, размещенными в пазах двух профилированных сопрягающихся половин корпуса статора 5, и внешней поверхностью кольцевого ряда дисковых постоянных магнитов 3 имеется зазор β с минимальной величиной, обеспечивающей свободное вращательное движение ротора без касания дисковых постоянных магнитов 3 и диска 1 ротора с обмотками 6, 7, 8, 6*, 7*, 8* статора 5. Обмотки 6, 7, 8, 6*, 7* и 8* статора 5, огибающие дисковые постоянные магниты 3, экранированы облегающими их с внешних сторон кольцеобразными пластинами 12 из магнитомягкого железа. Датчик 4 углового положения ротора содержит перфарированный диск 13, установленный на оси 2 ротора, размещенные в корпусе датчика 4 друг против друга с обеих сторон перфарированного диска 13 светодиоды 14 и фотодиоды 15. Фотодиоды 15 датчика 4 углового положения ротора электрически соединены с электронным коммутатором 9, обеспечивающим подключение обмоток 6, 7, 8, 6*, 7*, 8* статора 5 к источнику постоянного тока 10 в зависимости от углового положения ротора.The drive device of the mobile means (Fig. 1) has a rotor in the form of a disk 1 of non-magnetic material with an axis 2 placed along its periphery with an annular row of disk permanent magnets 3 (see Fig. 2) with axial magnetization, a rotor angular position sensor 4, a stator 5 with an annular row of windings 6, 7, 8, 6 *, 7 *, 8 * (see Fig. 3), an electronic switch 9 with a direct current source 10. Disc permanent magnets 3, arranged around the circumference of the disk 1 by axes in its plane are located to each other with the same poles with a gap of 6, and six are the same x multi-turn windings 6, 7, 8 and 6 *, 7 *, 8 *, each of which has a zigzag ring shape in plan (see figure 2) with the number of zigzags equal to half the number of permanent magnets 3 or the gaps between them, are placed symmetrically three (6, 7, 8 and 6 *, 7 *, 8 *) on each side of the disk 1 with a step between them equal to one third of the step Н ° (in degrees) of the permanent magnets 3 located on the disk 1 and are enveloped by radial sections half of the permanent magnets 3 along their circumference 11 (see figure 3). Between the windings 6, 7, 8 and 6 *, 7 *, 8 * of the stator 5, placed in the grooves of two profiled mating halves of the stator housing 5, and the outer surface of the annular row of disk permanent magnets 3, there is a gap β with a minimum value that provides free rotational movement rotor without touching the disk permanent magnets 3 and disk 1 of the rotor with windings 6, 7, 8, 6 *, 7 *, 8 * of the stator 5. Windings 6, 7, 8, 6 *, 7 * and 8 * of the stator 5, envelope disk permanent magnets 3 are shielded by ring-shaped plates 12 made of magnetically soft about iron. The rotor angular position sensor 4 contains a perforated disk 13 mounted on the rotor axis 2, the LEDs 14 and the photodiodes 15 are mounted in the sensor housing 4 against each other on both sides of the perforated disk 13. The photodiodes 15 of the rotor angular position sensor 4 are electrically connected to the electronic switch 9, providing the connection of the windings 6, 7, 8, 6 *, 7 *, 8 * of the stator 5 to a direct current source 10, depending on the angular position of the rotor.

Соединенные согласно и последовательно обмотки 6 и 6*, 7 и 7*, 8 и 8* с выбранным пространственным расположением позволяют обеспечить трехфазное возбуждение приводного устройства с плавным пуском. Последовательность импульсных пусковых токов обеспечивается электронным коммутатором 9, управляемым импульсами с фотодиодов 15, освещаемых светодиодами 14 через перфорированные отверстия 16, 17, 18 в диске 13. Порядок и размеры перфорированных отверстий обеспечивают необходимый сдвиг фаз в обмотках возбуждения (6÷8 и 6*÷8*), подключения которых к источнику питания 10 осуществляется с помощью кабеля 19 через электронный коммутатор 9. Крепление приводного устройства к передвижному средству осуществляется с помощью кронштейнов 20, установленных на кожухе 21. Во избежание потерь на трение ось ротора установлена в подшипниках 22, размещенных в боковых стенках 23 кожуха 21.The windings 6 and 6 *, 7 and 7 *, 8 and 8 * connected according to and sequentially with the selected spatial arrangement make it possible to provide three-phase excitation of the drive device with soft start. The sequence of pulsed starting currents is provided by an electronic switch 9 controlled by pulses from the photodiodes 15 illuminated by the LEDs 14 through the perforated holes 16, 17, 18 in the disk 13. The order and dimensions of the perforated holes provide the necessary phase shift in the field windings (6 ÷ 8 and 6 * ÷ 8 *), the connection of which to the power source 10 is carried out using a cable 19 through an electronic switch 9. The drive device is attached to the mobile device using the brackets 20 mounted on to baffle 21. In order to avoid friction losses, the rotor axis is installed in bearings 22 located in the side walls 23 of the casing 21.

Предложенная полезная модель при равенстве крутящих моментов по массе значительно меньше массы прототипа.The proposed utility model with the equality of torques by mass is much less than the mass of the prototype.

Claims

1. The drive device for mobile means contains a rotor in the form of a disk of non-magnetic material with an axis located at its periphery by an annular row of disk permanent magnets with axial magnetization, a rotor angular position sensor, a stator with an annular row of windings, an electronic switch with a constant current source, characterized the fact that the disk permanent magnets placed around the circumference of the disk with axes in its plane are arranged to each other by the same poles with a gap, and six are identical multi-turn windings, each of which has a zigzag ring shape in plan with the number of zigzags equal to half the number of permanent magnets or the gaps between them, are placed symmetrically in three on each side of the disk with a step between them equal to one third of the step of the permanent magnets placed on the disk and are enveloped by radial sections of half permanent magnets around their circumference.

2. The drive device for mobile vehicles according to claim 1, characterized in that between the stator windings located in the grooves of the two profiled mating halves of the stator housing and the outer surface of the annular row of disk permanent magnets there is a gap with a minimum value that allows the rotor to rotate freely without touch of permanent disk magnets and rotor disk with stator windings.

3. The drive device for mobile vehicles according to claim 1, characterized in that the stator windings enveloping the disk permanent magnets are shielded by magnetically soft iron ring-shaped plates surrounding them from the outside.

4. The drive device for mobile vehicles according to claim 1, characterized in that the rotor angular position sensor contains a perforated disk placed on the rotor axis, LEDs and photodiodes located opposite each other on both sides of the perforated disk.

5. The drive device for mobile vehicles according to claim 1, characterized in that the photodiodes of the rotor angular position sensor are electrically connected to an electronic switch that connects the stator windings to a constant current source depending on the angular position of the rotor.