МОТОР-КОЛЕСО И ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕДВИЖНОЙ УСТАНОВКИ

Мотор-колесо и злека ропривод передвижной установки.
Группа полезных моделей относится к приводным устройствам передвижных установок и предназначено для использования, например, в транспортных средствах, а также ленточных или цепных конвейерах.
Известно мотор-колесо, содержащее ротор, установленный на оси с возможностью вращения и выполненный в виде концентрично расположенных оболочек с размещенными на них один против другого постоянными магнитами противоположной полярности с чередованием последней, и статор, установленный между постоянными магнитами ротора и имеющий катушки с сердечниками и обмотками (RU 2074761, А 63 С 17/12, 10.03.97).
Известное устройства характеризуется конструктивной сложностью. Кроме того, в процессе его функционирования на радиальном магнитопроводе создается ряд гармоник, препятствующих линейному перемещению передвижной установки.
Известно мотор-колесо, содержащее несущий обод ротор с магнитными элементами, установленный на оси с возможностью вращения, и жестко закрепленный на ней статор с электромагнитами, взаимодействующими с магнитными элементами ротора (SU 1725780, В 60 К 7/00, 07.04.82).
При эксплуатации известного устройства через распределительный коллектор и щетки протекает большой ток.
в 60 к 7/00
обусловленный необходимостью создания мощных электромагнитов. Это предопределяет уменьшение срока службы и отказы устройства устройства из-за возможности пробоя и кругового огня.
Наиболее близким к предложенному является мотор-колесо, содержащее установленный на оси ротор с, по крайней мере, двумя равноудаленными концентрическими рядами полюсов, имеющих ферромагнитные наконечники Т-образного сечения и переключаемые обмотки, размещенные на боковой поверхности наконечников, а также установленный на подшипниках статор с, по крайней мере, двумя рядами магнитных полюсов прямоугольного сечения, расположенных по окружности над полюсами ротора с возможностью магнитного взаимодействия с ними (RU 2129965, В 60 К 7/00, 10.05.99) .
Недостатки указанного устройства, в котором ротор размещен внутри статора, связаны с необходимостью реализации коллекторной подачи тока в обмотки, что отрицательно сказывается на общей надежности работы, а также с использованием постоянных магнитов, которые являются низко технологичными , дорогими и ограничивают использование моторколеса по мощности.
Техническр1Й результат заключается в упрощении конструкции, повышении эксплуатационной надежности подобного устройства и обеспечение возможности использования мотор-колеса для большей мощности при высокой технологичности изготовления.
Технический результат достигается тем, что в мотор-колесе, содержащем ось, ротор, статор, полюса с ферромагнитными наконечниками и переключаемые обмотки, размещенные на
наконечниках, и магнитные полюса прямоугольного сечения, расположенные по окружности над полюсами с ферромагнитными наконечниками с возможностью магнитного взаимодействия с ними, на оси установлен статор, на котором размещены полюса с ферромагнитными наконечниками, имеющими П-образное сечение, обращенное перекладиной в сторону оси, переключаемые обмотки выполнены кольцевыми и размещены в углублениях наконечников, а полюса прямоугольного сечения выполнены ферромагнитными и размещены на роторе.
Кроме того, при использовании данного мотор-колеса в качестве ведущего колеса транспортного средства стойки наконечников в полюсах статора целесообразно выполнять более протяженными/ чем перекладины.
Кроме того, при использовании данного мотор-колеса в качестве приводного барабана конвейера перекладины наконечников в полюсах статора целесообразно выполнять более протяженными, чем стойки.
Технический результат достигается также тем, что электропривод передвижной установки содержит трехфазные моторколеса, каждое из которых выполнено как описано вьше и подключено к шинам питания постоянного тока через соответствующую группу фазных электронных ключей и датчиков тока, регуляторы тока мотор-колес, в каждом из которых один из входов через усилитель соединен с включенными в разомкнутый треугольник выходными обмотками датчиков тока данного моторколеса, другой вход через блок формирования тока - с выходом соответствующего регулятора скорости, а выход - через
соответствующую группу сумматоров - с управляющими входами соответствующей группы электронных ключей, микроконтроллер/ командные входы которого подключены к пульту управления, сигнальные входы - к выходам соответствующих датчиков положения ротора на валу, соединенных с первыми входами соответствующих регуляторов скорости, задающие выходы - со вторыми входами последних, а управляющие выходы - с управляющими входами всех групп сумматоров.
На фиг.1 и 2 показано одно из возможных исполнений предложенного мотор-колеса (вид спереди в разрезе и вид сбоку) для случая применения в качестве ведущего колеса транспортного средства, на фиг.З и 4 - другое его исполнение (вид спереди в разрезе и эскиз) для случая применения в качестве приводного барабана конвейера, а на фиг.5 - приведена электрическая схема трехфазного привода с предложенным мотор-колесом.
На фиг.1 - 4 обозначены: 1 - колесная ось, 2 - ступица, 3 - спицы, 4 - обод, 5 - статор, б - полюса статора, 7 - Побразные ферромагнитные наконечники полюсов статора со стойками протяженностью h и перекладинами протяженностью Ь, 8 - обмотки полюсов статоров, 9 - ротор, 10 - ферромагнитные полюса ротора, 11 - подшипники. В исполнении по фиг.1, 2 выбрано h  Ь, а в исполнении по фиг.3, 4 - Ь  h.
На фиг.5 дополнительно обозначены: 12 - шины питания, 13 силовые электронные ключи, 14 - датчики тока, 15 - усилитель, 16 - регулятор тока, 17 - сумматоры, 18 - датчик положения ротора на валу, 19 - блок формирования тока, 20 - регулятор
скорости, 21 - микроконтроллер, 22 - пульт управления. Обмотки 8 полюсов б статора 5 распределены на три группы Wi, Wa и Wa.
Мотор-колесо и его электропривод работают следующим образом.
При подаче тока в обмотки 8 полюсов б статора 5 и создании с помощью ключей 13 в статоре 5 бегущего магнитного поля ферромагнитные полюса 10 ротора 9 за счет взаимодействия с указанным полем приходят в движение и обеспечивают вращение обода 4 колеса. Важно подчеркнуть, что при исполнении полюсов 6 по фиг.1 и 2 (с h  Ь), несмотря на повышенные потоки рассеяния, достигается существенное уменьшение осевых габаритов колеса, что является особенно важным при использовании его в качестве ведущего колеса транспортного средства. При использовании же данного мотор-колеса в качестве приводного барабана конвейера вопрос об осевых габаритах не имеет особого значения и там предпочтительным с точки зрения технических характеристик оказывается исполнение полюсов б по фиг.З и 4 (с h  Ь) .
При управлении мотор-колесом в приводе по фиг.5 питание на обмотки 8 Wi, Wa и Wa поступает от шин 12 через силовые электронные ключи 13 по сигналам управления от соответствующих сумматоров 17. Помимо указанной функции, ключи 13 обеспечивают быстрый переток запасенной в обмотках 8 Wi, №2 и Wa электроэнергии при их отключении от шин 12 питания. Подобный переток необходим для исключения опасных перенапряжений на самих ключах 13 и для организации процесса спадания токов в
обмотках 8 при их отключении с целью предотвращения возникновения тормозных моментов в мотор-колесе.
С включением соответствующей команды (вперед или назад) на пульте 22 управления по сигналу от микроконтроллера 21 через сумматоры 17 замыкаются ключи 13 в прямой или обратной последовательности/ и мотор-колесо начинает вращаться в ту или иную сторону.
Задание скорости осуществляется с пульта 22 управления путем подачи через микроконтроллер 21 задающего сигнала на один из входов регулятора 20.скорости, на другой вход которого поступает сигнал от датчика 18 положения ротора на валу , пропорциональный текущей скорости мотор-колеса. Регулятор 20 скорости, сравнивая этот сигнал с задающим, воздействует через блок 19 формирования тока на регулятор 16 тока. Последний, в свою очередь, сравнивает сигнал от регулятора 20 скорости и измеренные и усиленным усилителем 15 токовым сигналом от датчиков 14 и воздействует по соответствующему закону на сумматоры 17, поддерживая всегда токи в обмотках Wi, Wa и Wa на заданном уровне.
Включение на пульте 22 управления команды торможение переводит мотор-колесо в генераторный режим с рекуперацией энергии в источник питания.
Исполнение команд вправо и влево предполагает работу с группой мотор-колес, находящихся в качестве ведущих колес на транспортном средстве. Например, два или четыре мотор-колеса могут реализовать поворот направо, налево, а также разворот на месте.