МОТОР-КОЛЕСО С ИНТЕГРАЦИЕЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения электротранспорта, в частности электромобилей с приводом от электро-колеса с интегрированным асинхронным двигателем, и системы управления им и может быть использовано в различных областях техники, например, в качестве мотор-колес в таких транспортных средствах, как электроприводные скутера, мотоциклы, квадроциклы, снегоходы и т.д.
Известен аналог - мотор-колесо (патент RU №21569191, опубл. 20.09.2000), содержащее обод, полую ось, электропривод с источником регулируемого напряжения и электродвигателем, состоящим из закрепленного на полой оси статора с катушками обмоток, размещенными группами с фиксированным угловым расстоянием между катушками, ротора, соединенного с ободом колеса и подвижно закрепленного на подшипниках на оси, имеющего магнитопровод с основными, с чередующейся полярностью постоянными магнитами, размещенными равномерно на магнитопроводе, коллектор, который подключен к выходу источника регулируемого напряжения, отличающееся тем, что электродвигатель снабжен датчиками положения ротора, дополнительными магнитами, размещенными между основными магнитами, а статор снабжен расположенными в пространстве между магнитами рядами электрических блоков, каждый из которых содержит диэлектрическое кольцо с контактами и радиатор, в пазах которого установлены секции катушек с обмотками и датчики положения ротора, выводы которых присоединены к контактам диэлектрического кольца и объединены в фазовые секции, при этом все магниты установлены в обоймах, соединены между собой и с ободом колеса с образованием зазоров, в пространстве которых размещены электрические блоки, причем коллектор выполнен в виде блока переключения фазовых секций и блока управления направлением и скоростью вращения, причем выводы датчиков положения ротора подключены к контактам кольца и через отверстия колец и полой оси подключены к управляющим входам блока управления, а фазовые секции катушек подключены к контактам колец, а в рядах электрических блоков они соединены последовательно или параллельно или последовательно-параллельно и через отверстия колец и полой оси присоединены к блоку переключения фазовых секций, выходы которого подключены к блоку управления направлением и скоростью вращения колеса.
Причины, по которым нельзя достичь технического результата, заключаются в следующем: техническое решение очень сложное, в нем имеются механические потери, износ самого двигателя и все соответствующие недостатки, включая дороговизну, сложность, проблемы страгирования на старте или момента при разгоне (в зависимости от обмотки - звезда или треугольник).
Известен аналог, который по технической сущности наиболее близок и выбран в качестве прототипа. Общими признаками являются мотор-колесо со встроенным в него электродвигателем, выполненный в виде асинхронной электромашин, статор которой закреплен на неподвижной оси колеса и подвижной короткозамкнутый ротор. Причины, по которым нельзя достичь технического результата: электродвигатель, имеющий низко крутящий момент, существенно ограничивающий его область практического использования, сложен, дорог в исполнении и требует сильного усложнения конструкции самого транспортного средства для подачи охлаждения колеса, а также сложность в обслуживании, то есть периодической замены жидкости.
Технической проблемой является разработка мотор-колеса, которая направлена на снижение себестоимости электротранспорта, повышение его экономичности, исключении механизмов трения на распределение крутящих моментов через передаточные механизмы, создания условий для свободного инерционного хода, рекуперации и большой скорости и момента на колесах транспортных средств.
Техническим результатом является повышение надежности и безопасности конструкции транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что мотор-колесо, содержащее колесо со встроенным в него электродвигателем, выполненным в виде асинхронной электромашины, статор, которой закреплен на неподвижной оси колеса, и подвижный короткозамкнутый ротор, что встроенный малошумный асинхронный двигатель, образуемый статором и ротором, имеет обмотки статора, собранные одна в звезду, другая в треугольник, большего, чем у стандартного двигателя с одной обмоткой, числа фаз и сложения магнитных полей этих двух обмоток, и дополнительно содержит блок управления асинхронными двигателями, интегрированных в колеса, источника питания, жгуты проводов, объединяющие систему мотор-колес и управления ими.
Сущность технического решения поясняется чертежами на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 1 представлен общий вид мотор-колеса, где диск колеса 1, ступица 2, ротор 3, статор 4, обмотка 5, крышка 6, а блок управления мотор-колесом представлен на фиг. 2, где мотор-колесо 7, контроллер 8, накопитель 9, преобразователь 10, соединительные жгуты проводов 11.
Работа мотор-колеса, то есть осуществление полезной модели
Блок управления (контролер) 8 фиг. 2 через преобразователи 10 фиг. 2 подает сигналы на подачу тока с накопителя энергии 9 фиг. 2 на мотор-колеса 7 фиг. 2, возбуждая электромагнитное поле асинхронного двигателя. В отличие от стандартного расположения статора и ротора, когда ротор находится внутри статора, в конструкции мотор колеса задействован обратный принцип и статор находится внутри ротора. Статор и ротор имеют совмещенную обмотку и образуют асинхронный двигатель, при этом статор и ротор не имеют физического контакта (через щетки, магниты и др.) и взаимодействуют только через магнитное поле.
При установлении магнитного поля ротор 3 фиг. 1 начинает вращение, создавая тяговое усилие для транспортного средства. Для равномерной работы мотор-колеса 7 фиг. 2 управление им ведется через контроллер 8 фиг. 2 и преобразователи 10 фиг. 2, управляющий подачей тока на мотор-колеса 7 фиг. 2 и контролирующий скорость и момент их вращения. Отсутствие физического контакта между статором 4 фиг. 1 и ротором 3 фиг. 1 позволяет практически полностью исключить сопротивление движению при свободном инерционном ходе транспортного средства.
При инерционном ходе и торможении мотор-колесо начинает рекуперацию энергии и блок управления обеспечивает подзарядку накопителя энергии.