ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электродвигателям или приводам большой мощности, которые могут быть использованы в транспортных средствах.
Известен электродвигатель, преимущественно для транспортных средств, включающий в себя статор с кольцеобразным магнитоприводом на внешней и внутренней поверхностях которого установлены напротив друг друга и симметрично по окружности магнитопровода постоянные магниты с чередующейся полярностью по окружности магнитопровода и с противоположной полярностью в направлении через толщу магнитопровода, ротор, внешняя секция которого охватывает статор, а внутренняя размещена внутри статора, распределитель тока коллекторного типа и токосъемники, установленные на внутреннем роторе с возможностью смещения по окружности относительно распределителя тока (см. МПК Н02К 7/14, 16/04 описание изобретения к патенту №2248657 Российской Федерации, опубл., 20.03.2005 г.)
Недостатком известного электродвигателя является сложность конструкции и невысокая надежность в условиях вибрационных и ударных нагрузок.
Известна электрическая машина (варианты), которая может быть использована в качестве двигателей и/или генераторов переменного или постоянного тока и содержащая источник питания, расположенные в корпусе магнитный редуктор с коллектором, закрепленный на валу, и два якоря, закрепленных на валах и имеющих коллекторы и электрические щетки, дифференциал с механизмом блокировки, расположенный внутри магнитного индуктора, сателлиты, закрепленные на валу корпуса дифференциала или планетарную передачу, при этом один из якорей может являться ротором, а магнитный индуктор может быть статором, а два якоря - роторами, либо два якоря могут являться статорами, а магнитный индуктор - ротором, либо корпус может выполнять роль статора, а якоря и магнитный индуктор - роль роторов (см. МПК Н02К 16/04 описание изобретения к патенту №2286641 Российской Федерации, опубл., 27.10.2006 г.) - ближайший аналог.
Недостатками известной электрической машины является сложность конструкции и невысокие эксплуатационные характеристики обусловленные:
- наличием трех коллекторов;
- наличием трех подвижных элементов магнитного индуктора;
- увеличением количества магнитных зазоров и несконцентрированность магнитного поля, которые приводят к снижению магнитной индукции и потере электроэнергии;
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение экономичности двигателя.
Сущность технического решения заключается в том, что в электродвигателе, содержащем корпус, источник питания, магнитный индуктор с коллекторами, закрепленный на валу, планетарную передачу, сателлиты и электрические щетки, магнитный индуктор выполнен в виде двух цилиндрических подвижных электромагнитов, расположенных коаксиально один к другому, при этом один электромагнит расположен внутри втулки, одновременно являющейся шестерней с внутренним зацеплением, а другой закреплен на валу с установленным на нем солнечным колесом, взаимодействующим с сателлитами, расположенными на выходном валу электродвигателя.
Выполнение магнитного индуктора в виде цилиндрических подвижных электромагнитов обеспечивает создание только одного магнитного зазора, внутри которого короткие силовые линии проходят только дважды, что позволяет менять направление вращения выходного вала без переключения электропитания и не расцеплять с колесами, а свободное вращение обоих магнитов относительно корпуса позволяет экономить электроэнергию аккумулятора при запуске.
Выполнение магнитного индуктора в виде дисковых подвижных электромагнитов позволит уменьшить габариты электродвигателя.
Конструктивное расположение электромагнитов, сателлитов и солнечного колеса позволяет упростить конструкцию электродвигателя за счет исключения, например, коробки скоростей и карданного вала.
Заявляемая полезная модель электродвигателя поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено поперечное сечение вдоль оси вращения электродвигателя с цилиндрическими подвижными электромагнитами; на фиг.2 - то же с дисковыми подвижными электромагнитами.
Электродвигатель содержит корпус 1, внутри которого расположены выходной вал 2, выполненный за одно целое с водилом 3 и пальцами 4, 5, на которых установлены свободно вращающиеся сателлиты 6 и 7, расположенные коаксиально цилиндрические подвижные электромагниты 8 и 9, коллекторы 10 и 11, электрические щетки 12, 13 и источник питания 14. Первый подвижный электромагнит 8 расположен внутри втулки 15, выполненной справа в виде шестерен 16 и 17 с внутренним зацеплением, а справа внутри ее закреплены электрические щетки 13. Второй подвижный электромагнит 9 закреплен на валу 18. На нем же жестко закреплено солнечное колесо 19. Таким образом планетарная передача образована шестернями 16 и 17, солнечным колесом 19 и сателлитами 6, 7. Корпус 1 состоит из крышек 20, 21. В крышке 20 закреплены подшипники 22, 23, а в крышке 21 подшипники 24, 25 и ленточные тормоза 26, 27, 28, 29. Опорами втулки 15 являются подшипники 30, 31, а опорами вала 18 являются подшипники 32, 33.
Электродвигатель работает следующим образом. При включении источника питания 14, например, постоянного тока, ток по проводам и щеткам 12 поступает на подвижный электромагнит 8 через пластины коллекторов 10, 11. Затем от электромагнита 8 через щетки 13 ко второму подвижному электромагниту 9 через пластины коллектора на валу 17 (на чертеже не показан). Электромагниты 8 и 9 начинают вращаться на подшипниках 30, 31, 32, 33 в разные стороны с разными скоростями относительно корпуса 1, притягиваясь друг к другу. Одновременно с ними вращается солнечное колесо 19, втулка 15 с шестернями 16 и 17. Выходной вал 2, водило 3 с пальцами 4 и 5 остаются неподвижными относительно корпуса 1, хотя сателлиты 6 и 7 вращаются, так как взаимодействуют зубьями с солнечным колесом 19 и шестернями 16 и 17. Выходной вал 2 остается неподвижным поскольку пусковой ток имеет пока минимальную нагрузку.
При движении транспортного средства, на котором установлен электродвигатель, вперед включаются ленточные тормоза 26, 27, а тормоза 28 и 29 должны быть выключены, вращение втулки 15 с шестернями 16, 17 прекращается и подвижный электромагнит 8 становится статором, а подвижный электромагнит 9 становится ротором и продолжает вращаться на подшипниках 22, 24, 25 при этом через солнечное колесо 19 сателлиты 6 и 7, пальцы 4 и 5, вращение передается водилу 3 и выходному валу 2.
При движении транспортного средства назад включаются ленточные тормоза 28, 29 подвижный электромагнит 9 останавливается и становится статором, а электромагнит 8 продолжает вращаться относительно корпуса 1, становясь ротором. При этом вращение на вал 2 передается через шестерни 16, 17, сателлиты 6, 7, пальцы 4, 5 и водило 3.
При экстренном торможении транспортного средства одновременно включаются ленточные тормоза 26, 27, 28, 29, оба подвижные электромагниты 8 и 9, вал 2 с водилом 3 останавливаются.
Предлагаемый электродвигатель может работать и в качестве генератора, как постоянного, так и переменного тока. Являясь конструктивно законченным устройством данный электродвигатель может быть встроен в ступицу колеса автомобиля, сохраняя при этом высокую надежность в эксплуатации.