Мотор-колесо - патент України 2334626 - Макаров юрий васильевич, Черепанов василий дмитриевич

Винахід відноситься до галузі транспорту і призначене для легкових автомобілів. Пристрій складається з статора електродвигуна, закріпленого нерухомо на силових елементах підвіски автомобільного колеса ротора електромотора. Ротор електромотора розташований на диску автомобільного колеса. Активний елемент ротора, всередині якого залито «біляче колесо», що складається з двох сталевих кілець, з'єднаних між собою сталевими шпильками, виконаний з легкосплавного матеріалу у вигляді кільцевої вставки з відбортовкою з отворами на ній і закріплений на колісному диску за допомогою гвинтів. Щілина між кільцевої вставкою і диском колеса заповнена полімерним клеєм. Технічний результат полягає в зниженні маси і спрощення конструкції. 7 мул.

Малюнки до патенту України 2334626

Винахід відноситься до області автотранспорту і призначене для легкових автомобілів.

Відомо пристрій автомобільного колеса (див. Патент України №2111138, кл. В60Т 8/32) з електрорекуператівним гальмівним диском, навколо якого розташований статор його електромотора.

Такий пристрій не забезпечує можливість роботи його в режимі електромотора тривалий час з високим ККД і великим тяговим моментом.

Зазначене мотор-колесо має такі недоліки. Для кріплення ротора потрібна додаткова масивна деталь - перехідної диск. Крім того, зовнішній діаметр ротора (а, отже, і електромотора) обмежений внутрішнім діаметром обода диска автомобільного колеса.

Технічним рішенням пропонованого винаходу є зниження маси мотор-колеса і спрощення його конструкції.

Технічне рішення досягається тим, що внутрішня поверхня обода колеса утворює ротор мотор-колеса і вона має циліндричну форму, причому ширина ротора і ширина статора становлять більше 0,7 ширини колеса, а поверхня колеса і торцева поверхня електромотора розташовані в одній площині, причому супорт гальмівний гідросистеми автомобіля встановлений всередині циліндричного обсягу статора, а металевий обід колісного диска включений в муздрамтеатр ротора мотор-колеса і утворює з ним єдиний обсяг, а обсяги магнитопроводов віді і обода колеса мають співвідношення в межах 0,4-0,6.

Винахід пояснюється кресленнями, де:

На фіг.1. Показано пристрій мотор-колеса з вставним елементом ротора асинхронного електромотора з «болючих колесом» всередині нього.

На фіг.2. Показано мотор-колесо зі вставним елементом ротора з постійними магнітами (синхронний електромотор).

На Фіг.3. Зображено монолітний ротор-колісний диск автомобільного колеса з постійними магнітами.

На фіг.4. Дан розріз мотор-колеса з монолітним ротором з залитим усередині колісного диска «болючих колесом».

На фіг.5. Дано просторове зображення пристрою мотор-колеса з вставним елементом ротора з постійними магнітами.

На фіг.6. Показаний вставною елемент ротора з постійними магнітами.

На фіг.7. Зображено «біляче колесо» - внутрішній елемент ротора асинхронного електромотора.

Мотор-колесо виконано наступним чином.

Диск 1 стандартного автомобільного колеса з шиною 2 закріплений на колісній ступиці 3 з гальмівним диском 4 стандартними болтами (не показані), встановленими в отвори 5.

У диску 1 розташований ротор мотор-колеса. Активний елемент ротора 6 виконаний вставним у вигляді кільцевої вставки з циліндричної внутрішньої поверхнею з отбортовной 7 з отворами 8 на ній. Активний елемент ротора закріплений на колісному диску за допомогою гвинтів 9. Внутрішня поверхня обода диска може бути виконана циліндричної і всередині нього встановлюються елементи ротора (магніти або «біляче колесо». Тоді колісний диск стає ротором, фіг.3 і 4.

Ширина ротора і ширина статора мотор-колеса (відстань «б», фіг.1) складають більше 70% від ширини «а» автомобільного колеса. Причому поверхню колеса з боку маточини 3 і поверхню електромотора розташовані в одній площині (площина Q, фіг.1). Обід колісного диска 1 утворює спільно з ротором 6 єдиний магнітопровід з співвідношенням 0,4-0,6 між їх об'єктами.

Залежно від заданих тягових характеристик мотор-колеса електромотор його виконаний як асинхронний або синхронний електродвигун. У асинхронного мотор-колеса всередині активного елементу ротора (фіг.1) або диска 1 колеса (фіг.4), виконаного з легкосплавного (Al; Mg) матеріалу, залито «біляче колесо» 10. «Більче колесо» виконано з двох сталевих кілець , з'єднаних між собою сталевими шпильками (фіг.7). Таким чином, конструкція ротора є типовою для стандартного асинхронного електродвигуна.

При синхронної схемою мотор-колеса на роторі на внутрішній циліндричній поверхні його встановлені постійні магніти 11 з високими магнітними властивостями (з рідкоземельних матеріалів Sa-Co або Ni-Fe-B).

Таким чином, ротором пропонованого мотор-колеса є колісний диск 1 стандартного автомобільного колеса.

Статор 12 мотор-колеса жорстко закріплений на силових елементах підвіски автомобільного колеса. На поворотному кулаці 13 передніх коліс або на важелі підвіски заднього колеса (не показано) для кріплення статора на ньому встановлені шпильки 14, якими статор встановлений на кронштейнах 15 і закріплений гайками 16. На двох передніх кронштейнах 15 закріплений супорт 17 дискового гальма на його шпильках 18 .

Статор 12 має стандартну для фазного статора конструкцію. Він набраний з листової електротехнічної сталі. У пази 19 статора 12 покладена його електрообмотка, яка має електроджгутів 20 для підключення мотор-колеса до бортової мережі автомобіля (до системи управління мотор-колесом).

Пропоноване мотор-колесо можна встановити на будь-який автомобіль без зміни його конструкції. Статор встановлюють на кронштейнах супорта дискового гальма, який розташовується у внутрішньому циліндричному обсязі 21 статора. А ротором мотор-колеса є колісний диск стандартного автомобільного колеса. Щілина 22 між колесом і кільцевої вставкою 6 заповнена полімерним клеєм. Наявність щілини знижує шкідливий вплив вихрових струмів (струмів Фуко) на роботу електромотора.

Мотор-колесо працює наступним чином. Для початку руху на обмотку статора подають від бортових акумуляторів напруга (наприклад, 48V трифазного змінного струму) через перетворювач (не показані). Обертається трифазне електромагнітне поле, магнітно-силові лінії якого пронизують ротор, забезпечує створення крутного моменту на роторі, тобто на диску автомобільного колеса, і автомобіль починає рух. Швидкість руху автомобіля регулюється педаллю блоку управління автомобілем.

Після досягнення швидкості руху 15-20 км / ч запускається двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) серійного автомобіля і рух відбувається з використанням гібридної силової установки (чотири мотор-колеса плюс ДВС). Так як конструкція автомобіля залишається без зміни, то управління ним повністю відповідає управління серійним автомобілем.

Пропоноване мотор-колесо при гальмуванні автомобіля забезпечує рекуперацію механічної енергії в електричну, так як в цьому випадку мотор-колесо працює в режимі генератора. А трифазний струм від мотор-колеса через випрямляч перетворюється в постійний струм і надходить на зарядку блоку бортових акумуляторів.

При зниженні швидкості нижче 20 км / год ДВС автомобіля вимикається, а гальмування автомобілем здійснюється електрогальмами (мотор-колесом) і стандартної гальмівний гідросистемою автомобіля, яка залишилася без змін.

У пропонованого мотор-колеса менше маса (а особливо його безпружинна маса) і конструкція його простіше завдяки поєднанню ротора з диском колеса.

Пропоноване пристрій має великий діаметр електромотора в порівнянні з відомими технічними рішеннями, що забезпечує збільшення крутного і гальмівного моменту, що розвиваються мотор-колесом.

Пропоноване мотор-коліс можна випускати в якості додаткового обладнання і встановлювати на будь-який серійний автомобіль спільно з блоком акумуляторів і блоком автоматичного управління.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Мотор-колесо, що складається з статора електродвигуна, закріпленого нерухомо на силових елементах підвіски автомобільного колеса, і ротора електромотора, що відрізняється тим, що ротор електромотора розташований на диску автомобільного колеса, при цьому активний елемент ротора, всередині якого залито «біляче колесо», що складається з двох сталевих кілець, з'єднаних між собою сталевими шпильками, виконаний з легкосплавного матеріалу у вигляді кільцевої вставки з відбортовкою з отворами на ній і закріплений на колісному диску за допомогою гвинтів, кром е того, щілину між кільцевої вставкою і диском колеса заповнена полімерним клеєм.