Приводное устройство для передвижных средств
Полезная модель относиться к преобразователям электрической энергии во вращающий момент для таких передвижных средств, как электромобили, электрокары, инвалидные кресла-коляски и др. Приводное устройство содержит ротор в виде диска (1) на оси (2) с размещенными по образующей кольцеобразным рядом постоянных магнитов (3), обращенных друг к другу одноименными полюсами, охватывающие постоянные магниты (3) шесть рядов зигзагообразных кольцевых обмоток возбуждения (6, 7, 8, 6*, 7*, 8*) размещенных в составном статоре (5) с обеих сторон диска 1 с дисковыми постоянными магнитами (3), датчик (4) положения ротора и электронный коммутатор (3) с источником питания (10). В магнитной системе отсутствуют ферромагнитные сердечники, что снижает пусковой ток и массу устройства.
Полезная модель относится к приводным устройствам передвижных средств, в частности, для электромобилей, электрокар, инвалидных колясок, а так же для плавсредств.
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.
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.
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.
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.
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.
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 
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.
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.
Предложенная полезная модель при равенстве крутящих моментов по массе значительно меньше массы прототипа.
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 п.1, отличающееся тем, что датчик углового положения ротора содержит перфорированный диск, размещенный на оси ротора, расположенные друг против друга с обеих сторон перфорированного диска светодиоды и фотодиоды.
5. Приводное устройство для передвижных средств по п.1, отличающееся тем, что фотодиоды датчика углового положения ротора электрически соединены с электронным коммутатором, обеспечивающим подключение обмоток статора к источнику постоянного тока в зависимости от углового положения ротора.
