Приводное устройство

Работа полезной модели приводного устройства, расположенного в приводном мотор-колесе автомобиля, осуществляется на основе сил электромагнитного притяжения и отталкивания, возникающих при воздействии трех электромагнитных катушек закрепленных на статоре 5 и супер магнита неодимового в составе магнита-ротора-маховика. Взаимодействие магнита-ротора-маховика и статора, расположенных один в другом, крутящихся относительно друг друга, происходит вокруг общей неподвижной оси на подшипниках. При подаче на электромагнитную катушку 5 сильного импульса электричества постоянного тока от источника тока через распределитель и провода и токосъемники, возникает мгновенное сильное магнитное поле в электромагнитных катушках закрепленных на статоре определенной полярности, которое притягивает полюс дискового вращающегося магнита-ротора-маховика 31. Электромагнитная катушка, изготовленная без металлического сердечника, закрепленная на статоре, мгновенно теряет притяжение, когда магнит-ротор-маховик поворачивается полюсом к ней, взаимодействие прекращается, электромагнитная катушка отпускает притяжение полюса магнита-ротора-маховика. Полюс поворачивается по инерции к следующей тянущей электромагнитной катушке, к которой поступает электричество. Электромагнитный импульс переходит в механический импульс массивного магнита-ротора-маховика, вращающегося на оси. Маховик получает значительную инерционную силу. Электрические импульсы тока большого напряжения, усиленные резонансом электричества, направляются по проводам поочередно на три сильные электромагнитные катушки, притягивая поочередно полюс магнита-ротора-маховика. Подается электрический ток на электромагнитные катушки без металлического сердечника, поэтому электромагнитные катушки способны мгновенно менять полярность. Так как электромагнитных катушек три расположенные равноудалено от центра и на одинаковом расстоянии друг от друга, закрепленные по внутренней поверхности статора, (угол 120 градусов) а у магнита-ротора-маховика только два полюса, то противоположные полюса магнита, северный и южный, постоянно находятся в притягивающем импульсном взаимодействии с электромагнитами. Подача электрического тока импульсами, а не постоянным потоком, позволяет сделать мгновенный запас тока в конденсаторах и выдать короткий сильный импульс тока большого напряжения, следовательно, способен создать короткое, но очень мощное магнитное притяжение. Быстрое вращение магнита-ротора-маховика передается через шестерни планетарного механизма на вращающийся статор, вращающийся медленнее, но с большим механическим усилием, отталкиваясь от кольцевой шестерни планетарно механизма, центральная шестерня магнита-ротора-маховика, вращаясь перекатывает три шестерни, закрепленные на статоре. Торможение осуществляется замедлением во времени подачи импульсов. Так же предусмотрена тормозная гидравлическая система торможения механическими колодками. Колодки прижимаются к статору гидроцилиндрами, расположенными на внешней стороне фланца неподвижной оси. Холостой ход осуществляется за счет освобождения кольцевой шестерни от давления системы поршней, расположенных на ободке фланца с внутренней стороны, работающих от гидравлики. Когда кольцевая шестерня освобождена от давления цилиндров, она свободно скользит по гладкой поверхности собственного гнезда. Тем самым магнитное взаимодействие магнита-ротора-маховика и статора происходит, но статор стоит на месте, а магнит-ротор-маховик крутится за счет скольжения кольцевой шестерни в гнезде, за счет отсутствия механического взаимодействия с неподвижной осью. Магнит-ротор-маховик 2 изготовлен из магнитного металла, состоит из трех элементов. Кольцо неодимового супер магнита-ротор-маховик, стянутого прочной металлической лентой, предохраняющей от разрыва быстро вращающегося магнита-ротора-маховика. Металлический корпус, изготовленный из прочной стали, представляет из себя, цилиндр на одном конце которого нарезаны зубцы шестерни, на другом конце имеется фланец, изготовленный целиком с цилиндром из того же материала. Магнит-ротор-маховик насаживается на ось через подшипники. Имеет точную центровку. Вращающийся статор 1 изготовлен из немагнитного металла (нержавеющая сталь, сплав алюминия с железом, сплав магния и др.). Представляет собой фигурный цилиндр с ребрами, с внешней стороны. Ребра предназначены для жесткости и быстрой отдачи тепла от электромагнитных катушек. Цилиндр имеет левый и правый фигурные фланцы. Левый фланец изготовлен как одно целое с цилиндром. Правый фланец плотно вставляется в цилиндр и укрепляется на болты к трем внутренним ребрам жесткости. Этот фланец, изготовленный из немагнитной стали, имеет три полуоси, в центре имеется отверстие для установки подшипника. Полуоси установлены с правой стороны фланца, они предназначены для насадки трех шестерен планетарного механизма 37. Правый фланец, имеющий большое отверстие по центру для подшипника, насаживается на шейку магнита-ротора маховика через подшипник. Левый фланец, имея отверстие в центре для подшипника, насаживается на ось через подшипник. Внутри цилиндра-статора по внутреннему диаметру закреплены электромагнитные катушки на равном удалении друг от друга и на равном удалении от центра вращения. Также на статоре закреплены клинья с внешней стороны для удержания колесного диска с резиновой покрышкой. Круговая крышка с внешней стороны левого фланца закрывает систему токосъемников, не позволяя проникать атмосферному воздуху. Крепятся детали посредством резьбового соединения. Для устранения боковых смещений вращающегося статора и магнита-ротора-маховика вместе с подшипниками, предусмотрены внутренние ободки на фланцах и кольцевые фиксаторы. Ось 3, представляет из себя толстостенную трубу, изготовленную из прочной стали. С одной стороны трубы насажен и приварен фигурный фланец 18. В фигурном фланце высверлены отверстия и цилиндры для систем торможения и холостого хода, также для вакуумной системы откачки воздуха и масла. Также на нем укрепляется шесть колодок 10.33, системы торможения и гнездо для укрепления кольцевой шестерни 6 от планетарно механизма. К фланцу крепится прижимное кольцо 21 с прокладкой. С левой стороны трубы имеется нарезанная резьба для гайки, удерживающей статор и магнит-ротор-маховик на оси и удерживающей планку системы токосъемников на оси. По центральному отверстию оси проходят шесть высоковольтных проводов, передающих напряжение к электромагнитным катушкам.

Полезная модель относится к приводным устройствам, для передвижных средств и автомобилей, и может быть использовано для инвалидных колясок и комплектующих приводных мотор - колес разных передвижных средств.

Известно следующее изобретение. Сильные электромагнитные кольцевые катушки от устройства электромагнитной пушки, без металлического сердечника, (dtvt. Narod. m/1/em pyshki. Htm)

Преимущества. Выдерживают мощный импульс электрического тока. Создают сильное электромагнитное поле, мгновенно возникающее и затухающее, мгновенно меняют полярность.

Недостатки известной конструкции. При работе создают тепло, требующее его отвода.

Известно следующее изобретение. Сильные металлические постоянные кольцевые магниты, не меняющие полярность, заключенные в металлический маховик. (Магазин магнитов. Неодимовые NdFeB супер магниты, www.magnetshop.ru).

Преимущества. Создают сильное магнитное поле вблизи себя, быстро убывающее при удалении. Сильно притягиваются к электромагнитной катушке, имеют значительную физическую массу, при кручении запасают кинетическую энергию. Недостатки. Кольцевые магниты склонны к разрывам в теле маховика, при больших оборотах маховика.

Известен планетарный шестеренчатый механизм. Малая зубчатая шестерня в центре вращается, передает усилие на три зубчатые перекатывающиеся шестерни, которые перекатываются по внутренним зубцам внешней кольцевой шестерни. Перекатывающиеся шестерни установлены на полуосях, крепящиеся на корпусе статора, при этом кольцевая шестерня может быть зажата и не двигаться. Или второй вариант, вращаться в гладком шлифованном гнезде, смазанном машинным маслом.

Преимущества. Жестко скрепляет три вращающихся элемента, преобразуя большие обороты ротора в малые статора, но с большим механическим усилием. Возможность скольжения гладкой внешней поверхности кольцевой шестерни в шлифованном пазу и остановки шестерни в зажатом виде. Возможность вращать вокруг оси три независимых детали, но с разными скоростями, передавая на них разные механические усилия.

Недостатки. Требует постоянной смазки, создает шум в трущихся зубцах, требует соблюдения точной обработки металла в зубцах и соблюдения точных размеров деталей.

Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому приводному устройству является устройство, содержащее статор с размещенным на нем магнитопроводом, на котором расположено четное число равноудаленных по окружности и чередующихся по полярности постоянных малых магнитов и ротор с магнитопроводом, установленным на оси, с возможностью вращения относительно статора и с явно выраженными электромагнитами, обращенными к постоянным магнитам статора и попарно соединенными электрически с токосъемниками, и контактирующий с токосъемниками распределительного коллектора (заявка РСТ WO 91/034385, кл. В60К 7/00, 1991 г.).

Недостатками известной конструкции являются низкие тяговые свойства конструкции; недостаточные мощности и скорость, в силу невозможности подачи большого тока в малые катушки ротора через токосъемники, и слабые ярко выраженные металлические малые магниты.

Цель предлагаемой полезной модели: Увеличить мощность и тяговые свойства, упростить регулировку скорости вращения, возможность подачи большого тока в электромагнитные катушки большой мощности и большого объема а также использование сильных неодимовых магнитов.

Поставленная цель достигается за счет того, применен один большой сильный дисковый постоянный магнит-ротор-маховик, применены три сильные электромагнитные катушки, закрепленные на подвижном статоре, также применен планетарный шестеренчатый преобразователь оборотов большие в малые, распределитель импульсов электрического тока, поступающего по проводам в электромагнитные катушки, вынесен за рамки приводного устройства, он управляет мощностью электрического тока поступающего в приводное устройство, напряжением электромагнитных катушек и количеством оборотов приводного устройства, предусмотрена система резкого торможения и резкого набора скорости с места, и работы приводного устройства (мотор-колеса) на холостых оборотах, свободного вращения внутреннего магнита-ротора-маховика при разблокировке кольцевой шестерни.

Преимущества мощного приводного устройства, расположенного в колесе. Значительное увеличение тягового усилия приводного устройства. Возможность подачи большого тока в электромагнитные катушки закрепленных в статоре. Простая схема отвода тепла. Независимое регулирование скорости вращения оборотов магнита-ротора-маховика внутри статора.

Обороты внутреннего магнита-ротора-маховика ограничены прочностными характеристиками металла из которого изготовлен магнит-ротор-маховик, малое сопротивление разрыву при больших оборотах магнита-ротора-маховика. Это требует применения супер прочных металлов, укрепляющих кольцевой магнит-ротор-маховик.

Полезная модель приводного устройства мотор-колеса характеризуется тем, что имеет вращающийся магнит-ротор-маховик и вращающийся статор, оба установленные на центральной оси. Магнит-ротор-маховик является сильным кольцеобразным двухполюсным магнитом и одновременно маховиком, имеющим вес, значительную массу, со значительным внешним диаметром магнита-ротора-маховика, имеющим инерцию вращения. Имеет место известное явление, воздействие эффекта рычага по наружному диаметру магнита-ротора-маховика магнитными силами трех больших электромагнитных катушек. Магнит-ротор-маховик разгоняется за счет трех сильных электромагнитных катушек закрепленных на статоре, равноудаленных от центра и равном расстоянии друг от друга, с подачи на них большого импульса тока, которые также вращаются вместе со статором, но с меньшими оборотами. Статор, вращаясь, одновременно раскручивает магнит-ротор-маховик за счет притягивающих магнитных сил трех независимых электромагнитных катушек. Преобразование больших оборотов магнита-ротора-маховика в большое тяговое усилие статора производится через прочные зубцы шестерен планетарного механизма, у которого кольцевая шестерня закреплена на ободке фланца неподвижного вала. Токосъемники, передающие электрический импульс, размещены на подвижном статоре. Это позволяет значительно увеличить тяговое усилие приводного устройства.

Сущность полезной модели поясняется описанием и чертежами. На фиг.1. показан полуразрез общей конструкции мотор-колеса в сборе. На фиг.2. полуразрез мотор-колеса по токосъемнику. На фиг.3. показан полуразрез механической тормозной системы. На фиг.4. показан разрез планетарного шестеренчатого механизма с системой торможения кольцевой шестерни. На фиг.5, показана краткая схема распределения электричества. На фиг.6. показан разрез по магниту -ротору -маховику, электромагнитным катушкам.

Приводное устройство состоит из полой трубчатой неподвижной оси 3, с приваренным фигурным фланцем 18, тормозных цилиндров с поршнями 7, цилиндров с поршнями 9, каналов 8, кругового канала 20, 38, прижимного кольца 21. натяжной гайки 28. Подвижного статора 1, трех электромагнитных катушек 5, внутреннего фланца 4, трех полуосей 17, трех шестерен планетарного механизма 37, трех игольчатых подшипников для шестерен 22, подшипников статора 27, 25, охлаждающие ребра 36. шесть болтов 34 для крепления клиньев 30, двенадцать болтов 35 крепежа крышки 29. Магнита-ротора-маховика подвижного 2, состоящего из корпуса маховика и кольцевого магнита 31, стягивающей металлической ленты, (изготовлен как одно целое) 32 подшипников магнита-ротора-маховика 23, 24, 26. Системы подачи электричества, элементы 11, 12, 13, 14, 15, 16. шести тормозных колодок 10, шести металлических пластин 33, защитной крышки 29, шесть клиньев фиксирующих ступицу приводного колесо на статоре 30.

Принцип работы. При включении блока регулируемого электричества подается короткий мощный импульс постоянного электрического тока через регулятор, (блок это подобен крышке трамблера двигателя внутреннего сгорания распределяющий искру фиг.5, но отличается) на одну из трех электромагнитных катушек 5, закрепленных на статоре, 1. Ток проходит через первую пару проводов, в пучке шести изолированных проводов, расположенных в полой неподвижной трубчатой оси 3. На каждую электромагнитную катушку подведены по два провода. Электроток проходит по проводам, выходящим из конца трубчатой неподвижной оси через провод 11, поступает на пластины 12, дальше поступает на щетки 13, переходит на кольцевую медную пластину-токосъемника 14. Изолятор 15 не пропускает ток на металлический корпус статора. Электроток по проводу 16 через отверстие попадает во внутрь корпуса статора, поступает на электромагнитную катушку 5. Ток возвращается на регулятор через второй изолированный провод по такому же пути. За счет электромагнитных сил притягивания, электромагнитная катушка статора 5 притягивает полюс магнита-ротора-маховика 2. Двухполюсный магнит-ротор-маховик своим полюсом поворачивается к одному из трех электромагнитных катушек 5, получая инерционный импульс кручения, далее прокручивается по инерции и за счет магнитного притяжения. Имея инерционный импульс и магнитное притяжение, поворачивается ко второй электромагнитной катушке, получившему электроток через вторую пару проводов. Магнит-ротор-маховик 2 насажен на ось 3 через подшипники 26, 24, 23, вращается от магнитного притяжения. Затем короткий импульс электротока подается через третью пару изолированных проводов на третью электромагнитную катушку. Импульсы подаются по кругу, электромагнитные катушки притягивают по очереди полюс постоянного магнита-ротора-маховика. Скорость кручения магнита-ротора-маховика зависит от промежутка времени между подачей импульсов тока, поступающих поочередно на электромагнитные катушки. Быстро вращающийся магнит-ротор-маховик передает механическое усилие через зубчатую шестерню, исполненную на шейке корпуса металлического 19, на три шестерни планетарного механизма 37, установленных через игольчатые подшипники 22, на полуосях 17, исполненных на корпусе статора 4. Три шестерни 37 одновременно перекатываются по зубцам кольцевой шестерне 6, расположенной в гнезде фланца неподвижной оси 18. Когда кольцевая шестерня зажата поршнями 9, три перекатывающиеся шестерни передают усилие с магнита-ротора-маховика на статор. Статор подвижен, относительно оси 3 и магнита-ротора-маховика 2. Левая сторона статора насажена на ось 3 через подшипник 27, правая сторона посажена на шейку магнита-ротора-маховика 2, через подшипник 25. Обороты магнита ротора-маховика значительно больше оборотов подвижного статора. Механическое усилие на статоре 1, передаваемое через планетарный механизм от быстро вращающегося магнита-ротора-маховика 2, многократно увеличивается за счет разности скорости вращения, передаваемое шестеренчатым планетарным механизмом. Для смазки шестерен, подачи масла предусмотрены тонкие каналы в прижимных цилиндрах, которые не показаны на чертеже. Для отвода накопившегося масла предусмотрен канал, сверленый в корпусе фланца неподвижной оси, который не показан на чертеже. Через это отверстие, отсасывается лишнее масло вакуумным насосом. Для торможения мотор-колеса предусмотрена гидравлическая система тормозов, состоящая из трубчатых каналов 38 цилиндров 7, прижимных колодок 10, 33, которые прижимаются к статору 1, поршнями 7. Второй вариант, мощность вращения мотор-колеса регулируется силой подаваемого тока. Торможение может осуществляться электромагнитами катушками за счет подачи тока только на одну электромагнитную катушку и запаздыванием времени подачи электрического импульса. Статор 1 изготовлен из немагнитного металла для устранения магнитного взаимодействия, магнитных притяжений статора и магнита-ротора-маховика. Магнит-ротор-маховик 2 изготовлен из магнитного металла с встроенным кольцевым магнитом 31 и натяжной ленты 32 для укрепления кольцевого магнита, лента устраняет разрыв диска, при работе на больших оборотах магнита-ротора-маховика.

Чем сильнее электрический резонансный импульс тока, возникает в резонансном генераторе, тем более мощный импульс тока проходит через регулятор и провода далее к электромагнитным катушкам, тем больший магнитный импульс создает электромагнитные катушки, тем большее электромагнитное взаимодействие притяжения между магнитом-ротором-маховиком и электромагнитными катушками создается, тем большее тяговое усилие передается через шестерни планетарного механизма на статор, далее на резиновые шины. Используются электромагнитные катушки без магнитного металлического сердечника, поэтому появление и затухание магнитного поля взаимодействия, моментальное, способное менять полярность полюсов моментально. Для смены полюсов в электромагнитных катушках, меняется направление течения постоянного тока (плюс на минус).

Для увеличения мощности приводного устройства, электрические импульсы могут следовать по 2 схеме. Так как электромагнитных катушек три, способных менять полюса, а у магнита -ротора -маховика 2 полюса, северный и южный не способны менять полюса, происходит следующее явление. Электромагнитный импульс первой электромагнитной катушки смещает полюс магнита-ротора-маховика, притягивая его к себе, также приближая противоположный полюс к 3 электромагнитной катушке. Импульс 3 электромагнитной катушки притягивает полюс, также приближает ко 2 электромагнитной катушке противоположный полюс магнита-ротора-маховика. Импульс 2, приближает противоположный полюс к 1 электромагнитной катушке. Все повторяется. То есть работают два полюса большого дискового магнита-ротора-маховика, не один полюс как по 1 схеме.

В устройстве предусмотрен холостой ход, свободный ход, При включении этой системы, конструкция магнита-ротора-маховика вращается, но приводное устройство не крутится. Для этого, внешняя сторона кольцевой шестерни планетарного механизма освобождается от прижимных гидроцилиндров 9. При этом шлифованная внешняя поверхность кольцевой шестерни 6 свободно скользит по смазанной зеркальной поверхности гнезда фланца 18 неподвижной оси 3, позволяя резко набирать скорость и тормозить или транспортировать передвижное средство на сцепке, освободив систему цилиндров от давления масла или вновь создать давление, следовательно, освободив кольцевую шестерню или зажав ее поршнями. Система малых гидроцилиндров регулирует систему торможения кольцевой шестерни. Участвует в этом система из трубчатых каналов 8, 20 для подачи моторного масла в цилиндры, исполненных в теле металлического фланца, укрепленного на оси неподвижной. В предлагаемой полезной модели имеются следующие преимущества:

1.Значительно увеличено тяговое усилие на приводном устройстве, за счет больших оборотов внутреннего магнита-ротора-маховика, увеличена мощность электромагнитных катушек с подачей на них большого тока для притяжения полюсов неодимового сильного магнита-ротора-маховика.

2. Увеличена скорость вращения приводного устройства, зависящая от диаметра шестерен планетарного механизма и количества оборотов магнита-ротора-маховика.

3. Экономия электроэнергии за счет подачи постоянного электротока не постоянно, а импульсами. Подаются на приводное устройство импульсы тока, увеличенного резонансом электричества, от резонансных генераторов (в первом случае), или накопленного в кассете конденсаторов (во втором)

Промышленное применение полезной модели может быть широким, во всех сферах промышленности, там, где нужны экономичные электродвигатели, но в данном примере используется как приводное устройство в мотор-колесе автомобиля для всех передвижных средств, способных передвигаться на колесах. Способствует переводу промышленности с изготовления двигателей внутреннего сгорания на электромобили, полностью экологически чистый вид транспорта.

Заявленное устройство имеет следующие преимущества. Простота конструкции в общей схеме и отдельных деталей приводного устройства, позволяет осуществить достаточно быстро массовое производство в автомобильной промышленности, в неограниченных объемах, автоматизированным способом. Супермагниты в виде колец вылитых из сплавов, изготавливаются просто. Электромагнитные катушки в виде катушек медной проволоки без сложного сердечника наматываются быстро. Не имеет сложности упаковка медной проволоки в сложные металлические гнезда, ее изоляция в гнезде, для изготовления электромагнитных катушек использующихся в двигателях старых конструкций, тем самым значительно освобождается человеческий труд на другие нужды народного хозяйства.

Приводное устройство работает на основе электромагнитных сил притяжения и отталкивания постоянных магнитов и электромагнитных катушек, содержащее постоянный магнит внутри колеса, изготовленный из магнитного металла, также содержит полый цилиндр с левым и правым фланцами, установленными на неподвижной оси через подшипники, который является каркасом всего механизма, имеются электромагнитные катушки, закрепленные на внутренней стороне полого цилиндра, равноудаленные от центра и на равном расстоянии друг от друга соединенные через систему токосъемников с электропроводами, проходящими по центру трубы неподвижной оси, подводящими электричество на электромагнитные катушки, также имеется неподвижная ось, колесо способно разгоняться и тормозиться за счет электромагнитных взаимодействий, отличающееся тем, что применен один большой сильный дисковый двух полюсный постоянный неодимовый супер магнит-ротор-маховик подвижный, три сильные электромагнитные катушки, закрепленные на подвижном статоре, также применен планетарный шестеренчатый преобразователь оборотов большие в малые, но с большим механическим усилием, распределитель импульсов электрического тока, поступающих по проводам и измененным токосъемникам в электромагнитные катушки, вынесен за рамки приводного устройства, он управляет мощностью электрического тока, поступающего в приводное устройство, напряжением электромагнитных катушек и количеством оборотов магнита-ротора-маховика, предусмотрена система резкого торможения и резкого набора скорости с места и работы приводного устройства на холостых оборотах свободного вращения внутреннего магнита-ротора-маховика при разблокировке кольцевой шестерни, на внешнем диаметре статора имеются охлаждающие ребра жесткости, отдающие тепло, имеются клинья, удерживающие колесный диск с резиновой покрышкой, на подвижном статоре.