+

RU2667208C2 - Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof - Google Patents

Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2667208C2
RU2667208C2 RU2017102182A RU2017102182A RU2667208C2 RU 2667208 C2 RU2667208 C2 RU 2667208C2 RU 2017102182 A RU2017102182 A RU 2017102182A RU 2017102182 A RU2017102182 A RU 2017102182A RU 2667208 C2 RU2667208 C2 RU 2667208C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hub
wheel
inductors
elements
cylinder
Prior art date
Application number
RU2017102182A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017102182A (en
Inventor
Станислав Владимирович Пастин
Владимир Алексеевич Гусев
Original Assignee
Станислав Владимирович Пастин
Владимир Алексеевич Гусев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Станислав Владимирович Пастин, Владимир Алексеевич Гусев filed Critical Станислав Владимирович Пастин
Priority to RU2017102182A priority Critical patent/RU2667208C2/en
Publication of RU2017102182A publication Critical patent/RU2017102182A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2667208C2 publication Critical patent/RU2667208C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/106Motors having windings in the stator and a smooth rotor of material with large hysteresis without windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: group of inventions relates to engine location in driving wheels of a vehicle. Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons is as follows. Non-interconnected primary elements – inductors having open curved magnetic circuits – are located inside the wheel hub. Secondary elements, non-interconnected by a common magnetic circuit, are fixed on a movable hub so that pairs of inductor – secondary element form sectors in the hub volume. Number of sectors is determined by calculation. Magnetic fields of inductors in each sector are synchronized, and driving torques produced by each inductor through the air gap in the secondary sector element are summed. Also claimed is a device for creating a driving torque comprising a bearing cylinder in the wheel suspension, on which a circular cassette with primary elements – inductors, is rigidly fixed. As secondary elements, magnetized plates with a radial direction of the magnetic field are fixed on the inner surface of the hub.EFFECT: technical result is increased reliability of the electromechanical transmission.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при проектировании электроприводов транспортных средств особо большой грузоподъемности (170 т и выше), а также в крупных технологических механизмах, где можно применить «мотор-колесо».The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of electric drives of vehicles of especially high carrying capacity (170 tons and above), as well as in large technological mechanisms where it is possible to use a “motor-wheel”.

Покажем вариант возможной модернизации автосамосвала Юклид грузоподъемностью 170 т с электродвигателями постоянного тока, включенными по дифференциальной схеме (ЭД) [система «Стейтекс» тяговых двигателей фирмы Дженерал Электрик, Пенсильвания 16531, США, 1981]. При делении номинального напряжения Uн=620B на выпрямительном мосту синхронного генератора мощностью 1600 л.с. и токе Iм=1600А в схеме ЭД мощность одного двигателя

Figure 00000001
. Частота вращения колеса nk при редукции i=28,8 и ng=1900 об/мин
Figure 00000002
. Для получения такой частоты вращения без редуктора на валу нагрузки в приводе переменного тока необходим двигатель, имеющий число пар полюсов
Figure 00000003
, где f - частота сети, sн - номинальное скольжение,
Figure 00000004
. Мощность двигателя
Figure 00000005
кВт, где Мс - момент приведенный к валу двигателя Ммех - момент нагрузки механизма в КГМ
Figure 00000006
, i - передаточное отношение редуктора. В безредукторном (совмещенном) мотор-колесе i=1 и момент нагрузки на валу двигателя возрастает в 28,8 раз. Для создания движущего момента Mg=F⋅R, где F - магнитодвижущая сила, R - радиус приложения силы F. При неизменном R величина F должна увеличиться в 28,8 раз! Это значит, что для создания такой силы весо-габаритные показатели активных материалов необходимо увеличить в соответствующее число раз! При исключении двигателя и редуктора активные материалы необходимо разместить внутри колеса! Известно, что объем цилиндра ступицы колеса O=πr2L (r - внутренний радиус цилиндра ступицы колеса, L - длина цилиндра по оси). Параметр F обратно-пропорционален значению i в редукторном варианте, а О - пропорционален R2. Очевидно, что зависимость объема цилиндра от квадрата радиуса создает возможность размещения активных материалов (медь и сталь) в безредукторном варианте только при значительном увеличении R. При увеличении R в 28,8 раза сохраняются электромеханические характеристики редукторного мотор-колеса. Но такое увеличение R в пределах даже диаметра колеса 3,6 м невозможно. Рассмотрим вариант модернизации привода без классического двигателя с редуктором - на базе первичных - вторичных элементов линейных асинхронных двигателей (ЛАД), в которых первичный элемент (индуктор) имеет 3-х фазную обмотку с разомкнутым магнитопроводом, -ир но в качестве вторичного элемента использован постоянный магнит. Соотношение между параметрами колеса со встроенными внутри ступицы индукторами определяем за один оборот колеса при максимальных значениях: мощности Р, частоты напряжения питающей сети f, скорости перемещения механизма V, являющиеся независимыми величинами. Магнитодвижущая сила F вторичных элементов, радиус точки приложения F (RF), редукция i - количество секторов (индукторов) в объеме ступицы, ширина ступицы L (размер по оси вращения), диаметр шин, создающих контактную поверхность колеса с поверхностью движения - Dш являются производными величинами. В условиях работы с короткими плечами (расстояние между погрузкой и выгрузкой) карьерных самосвалов их производительность определяется в основном величиной грузоподъемности (Г.П.) и простоем под погрузкой. В связи с этим параметр V весьма консервативен. Так для линейки БелАЗ Г.П. от 75 тонн (БелА3-549) до Г.П. 450 тонн (БелА3-75710) Vmax=40÷65 км/час. Существенную роль играет наличие разработок и выпуска комплектующих изделий. Увеличение Г.П. самосвалов решается за счет применения полноприводной трансмиссии (отдельный привод каждого колеса) и увеличения числа шин на колесе (увеличения параметра L). Предельная величина RF ограничивается диаметром шины и толщиной стенки цилиндра ступицы колеса с учетом элементов крепления шин и размерами по оси постоянных магнитов. Увеличение объема ступицы колеса легче осуществить за счет варьирования параметра L. Если при заданной мощности Р разместить объемы элементов (сталь, электропроводные материалы) в ступице не удается, то радикальным решением следует считать увеличение Dш, но при этом необходимо увеличить редукцию, т.е. число секторов и число индукторов в ступице, чтобы снизить частоту вращения колеса до 1 об/сек при f=50 Гц. Частота вращения колеса при Vmax км/час и Dш в метрах
Figure 00000007
должна соответствовать
Figure 00000008
, где i - величина редукции, р - число пар полюсов, fmax - максимальная частота в секунду, тогда
Figure 00000009
;
Figure 00000010
. При fmax=50 Гц, Dш=5M, р=1, \/max=50 км/час . Таким образом внутри ступицы колеса необходимо разместить 56 пар индуктор - постоянный магнит, образующих в 56 секторах непрерывные поверхности. Индукторы можно запитать через концентрические шины, установленные в конструкции колеса. Каждый ИР взаимодействует с вторичным элементом на подвижной ступице колеса в своем секторе. Варьируя, числом и характеристиками ИР, можно создать унифицированный ряд, который позволит набирать электропривод мотор-колесо для различных машин и механизмов из серийно выпускаемых электротехнических изделий. Металлоемкие детали устройства при разнообразии типажа конкретных электроприводов могут быть спроектированы и изготовлены только производителями самого технологического оборудования, причем конструктор, рассчитывая плечо рычага определяет соотношение между параметрами движущего момента - магнитодвижущей силой ИР и точкой ее приложения, т.е. величину R.We show a possible upgrade of a Yuclide dump truck with a carrying capacity of 170 tons with DC motors switched on by differential circuit (ED) [STATEKS system of traction engines from General Electric, Pennsylvania 16531, USA, 1981]. When dividing the rated voltage U n = 620B on the rectifier bridge of a synchronous generator with a capacity of 1600 hp and current I m = 1600A in the ED circuit, the power of one engine
Figure 00000001
. The frequency n k wheel speed reduction when i = 28,8 and n g = 1900 rev / min
Figure 00000002
. To obtain such a speed without a gearbox on the load shaft in an AC drive, an engine having the number of pole pairs is required
Figure 00000003
where f is the network frequency, s n is the nominal slip,
Figure 00000004
. Engine power
Figure 00000005
kW, where M s is the moment reduced to the motor shaft M mech is the load moment of the mechanism in KGM
Figure 00000006
, i is the gear ratio of the gearbox. In a gearless (combined) motor wheel i = 1 and the load moment on the motor shaft increases by 28.8 times. To create a torque Mg = F⋅R, where F is the magnetomotive force, R is the radius of the force F. With constant R, the value of F should increase by 28.8 times! This means that to create such a force, the weight and dimensions of the active materials must be increased by an appropriate number of times! With the exception of the engine and gearbox, active materials must be placed inside the wheel! It is known that the volume of the wheel hub cylinder is O = πr 2 L (r is the inner radius of the wheel hub cylinder, L is the axis length of the cylinder). The parameter F is inversely proportional to the value of i in the gear version, and O is proportional to R 2 . Obviously, the dependence of the cylinder volume on the square of the radius makes it possible to place active materials (copper and steel) in a gearless version only with a significant increase in R. With an increase of R by 28.8 times, the electromechanical characteristics of the gear motor wheel are preserved. But such an increase in R even within the diameter of the wheel 3.6 m is impossible. Consider the option of upgrading a drive without a classic motor with a gearbox - on the basis of primary - secondary elements of linear asynchronous motors (LAD), in which the primary element (inductor) has a 3-phase winding with an open magnetic circuit, - but a permanent magnet is used as a secondary element . The relationship between the parameters of the wheel with inductors integrated inside the hub is determined in one revolution of the wheel at the maximum values: power P, voltage frequency of the supply network f, movement speed of the mechanism V, which are independent values. The magnetomotive force F of the secondary elements, the radius of the application point F (R F ), the reduction i is the number of sectors (inductors) in the volume of the hub, the width of the hub L (size along the axis of rotation), the diameter of the tires creating the contact surface of the wheel with the surface of movement - D W are derived quantities. When working with short shoulders (the distance between loading and unloading) of mining trucks, their productivity is determined mainly by the capacity (GP) and downtime for loading. In this regard, the parameter V is very conservative. So for the line BelAZ G.P. from 75 tons (BelA3-549) to G.P. 450 tons (BelA3-75710) Vmax = 40 ÷ 65 km / h. A significant role is played by the availability of development and production of components. Increase G.P. dump trucks is solved through the use of all-wheel drive transmission (separate drive of each wheel) and an increase in the number of tires on the wheel (increase in parameter L). The limit value R F is limited by the diameter of the tire and the wall thickness of the wheel hub cylinder, taking into account the fastening elements of the tires and the dimensions along the axis of the permanent magnets. An increase in the volume of the wheel hub is easier to accomplish by varying the parameter L. If at a given power P it is not possible to place the volumes of elements (steel, electrically conductive materials) in the hub, then a radical solution should be considered to be an increase in D w , but it is necessary to increase the reduction, i.e. . the number of sectors and the number of inductors in the hub to reduce the wheel speed to 1 r / s at f = 50 Hz. Wheel speed at V max km / h and D w in meters
Figure 00000007
must comply
Figure 00000008
where i is the reduction value, p is the number of pole pairs, f max is the maximum frequency per second, then
Figure 00000009
;
Figure 00000010
. When f max = 50 Hz, D w = 5M, p = 1, \ / max = 50 km / h. Thus, it is necessary to place 56 pairs of inductor - permanent magnet inside the wheel hub, forming continuous surfaces in 56 sectors. Inductors can be powered via concentric tires mounted in the wheel structure. Each IR interacts with a secondary element on the movable wheel hub in its sector. By varying the number and characteristics of IR, you can create a unified series that will allow you to dial an electric motor-wheel for various machines and mechanisms from commercially available electrical products. The metal-consuming parts of the device with a variety of types of specific electric drives can be designed and manufactured only by manufacturers of the technological equipment itself, and the designer, calculating the lever arm determines the relationship between the parameters of the driving moment - the magnetomotive force IR and the point of its application, i.e. value R.

В дальнейшем описании изобретения авторы не используют следующие термины: двигатель - ЛАД, статор, ротор, как неприемлемые для пояснения физических процессов и принципов конструирования предлагаемого устройства, так как в нем используется только часть ЛАД - индуктор, и его вцелом как двигатель, следует рассматривать только в виртуальном смысле. Индукторы через воздушный зазор взаимодействуют со вторичными элементами - электропроводимыми или магнитопроводимыми пластинами, закрепленными на внутренней поверхности ступицы колеса. Обе части (индуктор и вторичный элемент) занимают сектор, угол которого определяется частью внутреннего объема ступицы колеса, приходящегося на одну пару взаимодействующих элементов из их расчетного числа. Магнитные поля, синхронно пробегая периодически по магнитопроводу индуктора, создают движущие моменты во вторичных элементах, которые суммируясь, передвигают ступицу колеса на указанный угол. Таким способом совершается редукция частоты вращения колеса, а «шаговое» проталкивание ступицы многочисленными индукторами обеспечивает ее непрерывное вращательное движение. Такой режим с некоторым приближением можно сравнить с работой шагового электропривода по круговой траектории. На основании перечисленного авторы ввели вышеуказанные терминологические ограничения в предлагаемом изобретении.In the further description of the invention, the authors do not use the following terms: engine - LAD, stator, rotor, as unacceptable to explain the physical processes and design principles of the proposed device, since it uses only part of the LAD - inductor, and as a whole it should be considered as an engine only in a virtual sense. Inductors through the air gap interact with secondary elements - electrically conductive or magnetically conductive plates mounted on the inner surface of the wheel hub. Both parts (inductor and secondary element) occupy a sector, the angle of which is determined by part of the internal volume of the wheel hub per one pair of interacting elements from their calculated number. Magnetic fields, synchronously running periodically through the magnetic circuit of the inductor, create moving moments in the secondary elements, which, when combined, move the wheel hub to the specified angle. In this way, the wheel speed is reduced, and the "step" pushing of the hub by numerous inductors ensures its continuous rotational movement. This mode, with some approximation, can be compared with the operation of a stepper electric drive along a circular path. Based on the foregoing, the authors introduced the above terminological limitations in the present invention.

Известно предложение авторов по заявке на изобретение №2014114662/07(022988) от 15.04.2014 (опубликовано в Бюллетени №29 от 20.10.2015), которая отозвана решением ФИПС от 16.05.2016 г. в связи с корректировкой авторами материалов, «изменяющих сущность заявленного изобретения». Корректировка проведена в связи с мнением экспертизы по существу, что в первоначальной заявке «признаки сформулированы таким образом, что не обеспечивают понимания специалистом на основании уровня техники их смыслового содержания».We know the proposal of the authors on the application for the invention No. 2014114662/07 (022988) dated 04/15/2014 (published in Bulletin No. 29 dated 10/20/2015), which was withdrawn by the FIPS decision of 05/16/2016 in connection with the correction by the authors of materials that “change the essence the claimed invention. " The adjustment was carried out in connection with the opinion of the substantive examination that in the initial application “the features are formulated in such a way that they do not provide an understanding on the basis of the technical level of their semantic content”.

Действительно заявленный способ «формирования магнитного поля во внешнем роторе 3-х фазного асинхронного двигателя большой мощности» сформулирован «в чрезмерно обобщенном виде и не позволяет определить назначение заявленного изобретения». Кроме того, на элементной базе заявленного способа суммирования магнитных полей вообще нет, так как вторичные элементы, также как и первичные, не связаны едиными магнитопроводами.Indeed, the claimed method of "forming a magnetic field in the external rotor of a 3-phase asynchronous high-power motor" is formulated "in an overly generalized form and does not allow to determine the purpose of the claimed invention." In addition, on the elemental basis of the claimed method of summing magnetic fields is not at all, since the secondary elements, as well as primary, are not connected by a single magnetic circuit.

Термин «асинхронный двигатель большой мощности» используется лишь в виртуальном смысле, как аналог для выполнения расчетов. Известно устройство по «документу» WO 2010119357 А2? Y02r 41025.21.10.2010, в котором рассмотрен один из вариантов исполнительного механизма с использованием 3-х ЛАД, разнесенных в пространстве друг от друга по окружности с интервалами, исчисляемыми в метрах, с внешней стороны поворачиваемой капсулы томографа, на которой закреплена узкая лента толщиной до 10 мм - «вторичный элемент» ЛАД, работающего в повторно - кратковременном режиме. В этом устройстве тяговые усилия 3-х ЛАД суммируются на этой ленте, а частота вращения капсулы не зависит от их количества. Очевидно, что только с изменением: диаметра ленты, радиуса сегмента, являющегося общим вторичным элементом для установленных ЛАД, или длины магнитопровода их будет меняться эта частота. В «документе» не рассмотрены вопросы: компенсации поперечных усилий возникающих во вторичном элементе ЛАД, влияния вихревых магнитных потоков; нарушен закон единства формы и содержания так как в конструкции первичные элементы с разомкнутыми магнитопроводами, взаимодействуют с вторичными элементами в виде замкнутого кольца или общего электропроводящего сегмента. При расположении ЛАД близко друг к другу, возникают вопросы по работоспособности конструкции. В проекте авторов индукторы, не имеющие общего магнитопровода, размещены друг за другом и образуют общую круговую поверхность, а вторичные элементы также не связаны общим магнитопроводом, установлены внутри ступицы колеса друг за другом и заполняют объем в виде составного цилиндра.The term "high-power induction motor" is used only in a virtual sense, as an analogue for performing calculations. Is the device known by the "document" WO 2010119357 A2? Y02r 41025.21.10.2010, in which one of the options for the actuator using 3 LADs, spaced in space from each other around the circumference at intervals calculated in meters, on the outside of the rotatable capsule of the tomograph, on which a narrow tape with a thickness of up to 10 is fixed, is considered mm - "secondary element" LAD, operating in repeated - short-term mode. In this device, the traction forces of 3 LADs are summed up on this tape, and the capsule rotation frequency does not depend on their number. Obviously, only with a change: the diameter of the tape, the radius of the segment, which is a common secondary element for installed LAD, or the length of their magnetic circuit, will this frequency change. The “document” did not address issues: compensation of transverse forces arising in the secondary element of LAD, the influence of vortex magnetic fluxes; the law of unity of form and content is violated since in the design primary elements with open magnetic circuits interact with secondary elements in the form of a closed ring or a common electrically conductive segment. When the LAD is located close to each other, questions arise about the design's operability. In the authors' project, inductors that do not have a common magnetic circuit are arranged one after another and form a common circular surface, while the secondary elements are also not connected by a common magnetic circuit, are installed one after another inside the wheel hub and fill the volume in the form of a composite cylinder.

В известных устройствах линейных асинхронных двигателей, содержащих индуктор с сердечником, имеющим 3-х фазную обмотку, и вторичным элементом из электропроводящего материала, с целью создания усилий для поперечной стабилизации взаимного расположения элементов ЛАД катушки обмоток индуктора образуют ряды в продольном и поперечном направлениях, продольные ряды катушек образуют одинаковые порядки следования фаз, а поперечные ряды катушек имеют до середины один, а после середины - противоположный порядок следования фаз (см. а.с. №868942, МПК Н02K 41/025, 30.09.1981 г.; патент РФ №2211524, МПК Н02K 41/025, 2003 г.). Известен ЛАД (патент РФ №2268543 С1, МПК Н02K 41/025, 2006, 01) с дополнительным индуктором на общем ферромагнитном основании, расположенном параллельно основному, с тем же порядком следования фаз и вторичным элементом, образованным сочетанием пяти электропроводящих полос с разным активным сопротивлением.In known devices of linear induction motors containing an inductor with a core having a 3-phase winding and a secondary element of electrically conductive material, in order to create efforts for lateral stabilization of the mutual arrangement of the LAD elements, the inductor winding coils form rows in the longitudinal and transverse directions, longitudinal rows the coils form the same phase sequence, and the transverse rows of coils have one to the middle, and the opposite phase sequence after the middle (see AS No. 868942, IPC Н0 2K 41/025, 09/30/1981; RF patent No. 2211524, IPC Н02K 41/025, 2003). Known LAD (RF patent No. 2268543 C1, IPC Н02K 41/025, 2006, 01) with an additional inductor on a common ferromagnetic base located parallel to the main one, with the same phase sequence and a secondary element formed by a combination of five electrically conductive strips with different active resistance .

В жесткой конструкции колеса поперечную стабилизацию расположения взаимодействующих элементов можно решить за счет установления осевых щитов с шарикоупорными подшипниками.In a rigid wheel design, lateral stabilization of the arrangement of interacting elements can be solved by establishing axial shields with ball bearings.

Энергетика электропривода в асинхронном варианте в значительной степени зависит от размеров воздушного зазора между первичными и вторичными элементами. При резких набросах нагрузки из-за возможной радиальной деформации как несущего цилиндра ступицы колеса, так и цилиндра подвески при недостаточной их жесткости, этот размер должен исключить возможность заклинивания вращающихся деталей, нельзя допустить и значительное снижение энергетических показателей электропривода.The energy of the electric drive in the asynchronous version largely depends on the size of the air gap between the primary and secondary elements. During sudden load surges due to possible radial deformation of both the wheel hub bearing cylinder and the suspension cylinder with insufficient rigidity, this size should exclude the possibility of jamming of rotating parts, and a significant reduction in the energy performance of the electric drive cannot be allowed.

В синхронном варианте, когда в качестве вторичного элемента используют постоянные магниты, требования к размеру воздушного зазора резко снижаются, поэтому такой вариант может оказаться более эффективным.In the synchronous version, when permanent magnets are used as the secondary element, the requirements for the size of the air gap are sharply reduced, so this option may be more effective.

Суть изобретения поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором Фиг. 1 изображает схематически конструкцию безредукторного устройства (вид сбоку - сечение по оси вращения). Фиг. 2 - крепление ИР в колесе (сечение по плоскости колеса).The essence of the invention is illustrated by an example of its specific implementation with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 schematically shows the construction of a gearless device (side view - section along the axis of rotation). FIG. 2 - mounting IR in the wheel (section along the plane of the wheel).

На Фиг. 1 и Фиг. 2 обозначено:In FIG. 1 and FIG. 2 is indicated:

1 - полый цилиндр ступицы колеса; 1А - изогнутая пластина постоянного магнита;1 - hollow cylinder wheel hub; 1A is a curved plate of a permanent magnet;

2, 2А - внешний и внутренний роликоподшипниковые щиты;2, 2A - external and internal roller bearing shields;

3, 3А - роликовые подшипники щитов 2, 2А;3, 3A - roller bearings of the shields 2, 2A;

4 - монтажное окно щита 2;4 - mounting window of the shield 2;

5 - полый несущий цилиндр;5 - hollow supporting cylinder;

6 - цилиндрическая кассета крепления ИР;6 - cylindrical cassette mounting IR;

7 - ИР;7 - TS;

8 - кольца шин электропроводки;8 - ring tires of electrical wiring;

9 - перемычка между зажимами обмоток ИР и шинами;9 - jumper between the terminals of the windings IR and tires;

10 - провода от источника напряжения;10 - wires from a voltage source;

11, 11А - внешний и внутренний шарикоподшипниковые щиты;11, 11A - external and internal ball bearing shields;

12, 12А - внешний и внутренний шарико-упорные подшипники щитов 11, 11А;12, 12A - external and internal ball-thrust bearings of the shields 11, 11A;

13 - шток-фиксатор положения цилиндра ступицы колеса;13 - rod-lock position of the cylinder of the wheel hub;

14 - шины колеса;14 - tire wheels;

15 - полая консоль подвески колеса;15 - hollow wheel suspension console;

16 - болтовое соединение;16 - bolted connection;

16А - винтовое соединение;16A - screw connection;

17 - крышка торца консоли подвески;17 - end cap of the suspension bracket console;

18, 18А - монтажные отверстия в несущем цилиндре 5 и консоли 15 цилиндра подвески колеса.18, 18A are mounting holes in the bearing cylinder 5 and the console 15 of the wheel suspension cylinder.

Стрелками показано направление движения ступицы колеса.The arrows indicate the direction of movement of the wheel hub.

Чертеж Фиг. 1 выполнен применительно к роликовому подшипнику 3003296, имеющему предельные параметры: внутренний диаметр 480 мм, наружный - 870 мм, ширину - 310 мм.Drawing FIG. 1 is made with reference to a roller bearing 3003296 having the limit parameters: inner diameter 480 mm, outer diameter 870 mm, width 310 mm.

Ролико-конические подшипники, внутренний диаметр которых не превышает 170 мм, в рассматриваемом случае неприемлемы, поэтому использована комбинация роликового и шарикового подшипников.Tapered roller bearings, the inner diameter of which does not exceed 170 mm, are unacceptable in this case, therefore, a combination of roller and ball bearings is used.

Очевидно, что для сохранения равномерности воздушного зазора между составным цилиндром вторичных элементов внутри ступицы колеса и ИР последние должны иметь соответствующую по кривизне поверхность активной части.Obviously, in order to maintain uniformity of the air gap between the composite cylinder of the secondary elements inside the wheel hub and the TS, the latter must have the surface of the active part corresponding to the curvature.

Предлагаемое изобретение с одной стороны - увеличивает объем работы в машиностроении, связанный с необходимостью конструирования и производства металлоемких деталей с повышенными требованиями к качеству материалов и точности изготовлений, относящихся к электротехническому оборудованию, но с другой стороны, - при увеличении объемов перемещаемых грузов, - является перспективным средством ограничения роста единичной мощности двигателей и позволяет электротехнической промышленности увеличить серийность высокотехнологичных индукторов средней мощности с разомкнутым магнитопроводом (ИР).The proposed invention, on the one hand, increases the amount of work in mechanical engineering associated with the need to design and manufacture metal-intensive parts with increased requirements for the quality of materials and precision manufacturing related to electrical equipment, but on the other hand, with an increase in the volume of transported goods, it is promising a means of limiting the growth of unit power of engines and allows the electrical industry to increase the seriality of high-tech inductor in average power with an open magnetic circuit (IR).

В рассматриваемом устройстве:In the device in question:

- ввод питающей сети 9 к индукторам 7 осуществляют через полости внутри консоли 15 подвески колеса несущего цилиндра 5, причем последние фиксируют штифтами так, чтобы монтажные отверстия 18 и 18А, предназначенные для прокладки проводов к кольцам шин 8 совпадали;- the input of the supply network 9 to the inductors 7 is carried out through the cavities inside the console 15 of the suspension of the wheels of the bearing cylinder 5, the latter being fixed with pins so that the mounting holes 18 and 18A, intended for laying wires to the bus rings 8 coincide;

- при монтаже - демонтаже цилиндр ступицы колеса 1 подпирают через регулировочное устройство штоком фиксатора положения цилиндра ступицы колеса 13, проходящим через отверстия в деталях 5, 15 из полости цилиндра подвески колеса и промежуток между двумя верхними индукторами 7 в кассете 6 для сопряжения деталей 1, 2 и 1, 2А, - поскольку величина воздушного зазора на два порядка меньше линейных размеров соединяемых деталей. В рабочем режиме шток фиксатора 13 выводят из воздушного зазора;- during installation and dismantling, the wheel hub cylinder 1 is propped up through the adjusting device with the rod of the wheel hub cylinder position lock 13 passing through holes in parts 5, 15 from the cavity of the wheel suspension cylinder and the gap between the two upper inductors 7 in the cassette 6 for interfacing parts 1, 2 and 1, 2A, because the air gap is two orders of magnitude smaller than the linear dimensions of the parts to be joined. In operating mode, the latch rod 13 is removed from the air gap;

- размеры проема 4 в подшипниковом щите 2 обеспечивают выемку ИР 7 и отсоединение обмоток ИР от шин 8. В рабочем режиме проем закрывают крышкой с уплотнением;- the dimensions of the aperture 4 in the bearing shield 2 provide a recess IR 7 and disconnect the windings IR from the tires 8. In operating mode, the opening is closed with a lid with a seal;

- фиксацию цилиндров 5, 15 со скользящей посадкой 5 на консоли 15, крышки 11 осуществляют болтовым соединением 16; крепление крышки 11А с деталью 5 осуществляют винтами 16А без проникновения в тело консоли 15, работающую в этом сечении на излом при больших статических и ударных нагрузках;- fixing the cylinders 5, 15 with a sliding fit 5 on the console 15, the cover 11 is carried out by a bolted connection 16; fastening the cover 11A with the part 5 is carried out with screws 16A without penetrating into the body of the console 15, working in this section at a break under high static and impact loads;

- контакт щитов 11, 11А с щитами 2, 2А делают с сальниковыми уплотнениями;- the contact of the shields 11, 11A with the shields 2, 2A is done with stuffing box seals;

- внешний торец цилиндров 5, 15 закрывают крышкой 17 с уплотнением.- the outer end of the cylinders 5, 15 is closed by a cover 17 with a seal.

Способ и устройство позволяют:The method and device allows:

1. Исключить двигатель и редуктор в электроприводе колеса за счет дробления одного оборота ступицы колеса на секторы по числу пар первичных-вторичных элементов.1. To exclude the engine and gear in the electric drive of the wheel due to the crushing of one revolution of the wheel hub into sectors according to the number of pairs of primary and secondary elements.

2. Единичную мощность привода набирать из съемных индукторов, что резко упрощает ремонтные и монтажные работы оборудования и является единственной альтернативой ограничения роста единичной мощности электродвигателей при росте грузоподъемности транспорта.2. The unit drive power should be recruited from removable inductors, which greatly simplifies the repair and installation work of the equipment and is the only alternative to limiting the growth of the unit power of electric motors with an increase in the carrying capacity of vehicles.

Число индукторов определяют как редукцию при максимальной частоте напряжения источника питания и расчетному внешнему диаметру колеса исходя из соотношения между магнитодвижущей силой, радиусом точки ее приложения и шириной колеса.The number of inductors is defined as reduction at the maximum frequency of the voltage of the power source and the estimated outer diameter of the wheel based on the relationship between the magnetomotive force, the radius of the point of its application and the width of the wheel.

Жесткое крепление кассеты на несущем цилиндре может быть выполнено с помощью сварки, а сам несущий цилиндр, имеющий скользящую посадку, должен иметь болтовое соединение с цилиндром подвески колеса со стороны внешнего торца. В рассматриваемом примере самосвала грузоподъемностью 170 т детали колеса подвержены статическим и динамическим нагрузкам во многие десятки тонн, что может вызвать их деформацию, поэтому для проведения профилактических и монтажных работ необходимо раскреплять роликоподшипниковые щиты, а фиксатор положения цилиндра ступицы колеса, в виде штока, проходящего из полости цилиндра подвески колеса вертикально вворачивают или перемещают выдвижным клином. Поворачивая раскрепленный внешний подшипниковый щит по всему кругу (при введенном фиксаторе) через монтажное окно в этом щите можно:The cassette can be rigidly mounted on the carrier cylinder by welding, and the carrier cylinder itself, which has a sliding fit, must be bolted to the wheel suspension cylinder from the side of the outer end. In the considered example of a dump truck with a carrying capacity of 170 tons, the wheel parts are subject to static and dynamic loads of many tens of tons, which can cause their deformation, therefore, for carrying out preventive and installation works, it is necessary to unclip the roller bearing shields, and the position lock of the wheel hub cylinder, in the form of a rod passing from the cavity of the wheel suspension cylinder is vertically screwed or moved with a sliding wedge. By turning the detached external bearing shield around the circle (with the latch inserted) through the mounting window in this shield, you can:

1. Вести монтаж - демонтаж любого ИР, в том числе соединений его проводки с шинами, осматривать крепления в зоне ласточкина хвоста.1. Conduct installation - dismantling of any IR, including the connections of its wiring to the tires, inspect the mounts in the area of the dovetail.

2. Выполнять периодический осмотр и профилактические работы на электрооборудовании.2. Perform periodic inspection and preventive maintenance on electrical equipment.

3. Проверять качество монтажа деталей по контролю равномерности воздушного зазора. 3. Check the quality of installation of parts to control the uniformity of the air gap.

Дополнительные материалы:Additional materials:

1. Электрический дифференциал автомобилей особо большой грузоподъемности. Автомобильный транспорт, №5, 1985 г., с. 49-50.1. The electric differential of especially heavy-duty vehicles. Automobile transport, No. 5, 1985, with. 49-50.

2. Ткачев В.М., Некоторые вопросы терминологии в теории и практике электропривода -электротехники. Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016(ICPDS'2016). Москва - Пермь. 2016.2. Tkachev VM, Some questions of terminology in the theory and practice of electric drive-electrical engineering. Proceedings of the IX International (XX All-Russian) Conference on Automated Electric Drives AEP-2016 (ICPDS'2016). Moscow - Perm. 2016.

Claims (2)

1. Способ создания движущего момента в колесе транспортного средства грузоподъемностью от 170 тонн, отличающийся тем, что внутри ступицы колеса размещают непрерывно друг за другом на неподвижном несущем цилиндре не связные между собой первичные элементы - индукторы, имеющие разомкнутые изогнутые магнитопроводы с 3-х фазными обмотками, подключенными к источнику переменного тока регулируемой частоты напряжения, а вторичные элементы, не связные между собой общим магнитопроводом, закрепляют непрерывно друг за другом на подвижной ступице так, что пары индуктор - вторичный элемент образуют в объеме ступицы секторы, число которых определяют по заданной скорости движения транспортного средства путем расчета соотношений между величинами: внешнего диаметра шины колеса, ширины ступицы, магнитодвижущей силы в движущем моменте и радиуса точки приложения магнитодвижущей силы исходя из возможности размещения в ступице всех элементов по заданной мощности электропривода с учетом увеличения объемов элементов из-за дополнительных потерь энергии от вихревых токов, магнитные поля индукторов в каждом секторе синхронизируют, а движущие моменты, создаваемые каждым индуктором через воздушный зазор во вторичном элементе секторов, суммируют.1. A method of creating a driving moment in a vehicle wheel with a carrying capacity of 170 tons or more, characterized in that non-interconnected primary elements — inductors having open curved magnetic circuits with 3-phase windings — are continuously placed next to each other on the fixed carrier cylinder inside the wheel hub connected to an AC source of variable frequency voltage, and secondary elements that are not connected by a common magnetic circuit, are continuously fixed to each other on a movable hub so that the inductor - secondary element pairs form sectors in the hub volume, the number of which is determined by the given vehicle speed by calculating the relationships between the values: the outer diameter of the wheel tire, the hub width, the magnetomotive force in the driving moment and the radius of the point of application of the magnetomotive force based on the possibility placement in the hub of all elements for a given power of the electric drive, taking into account the increase in the volume of elements due to additional energy losses from eddy currents, magnetic fields tori synchronized in each sector, and the driving moments produced by each inductor through the air gap in the secondary cell sectors are summed. 2. Устройство по п. 1, содержащее в подвеске колеса несущий цилиндр, на котором жестко закреплены круговая кассета с первичными элементами-индукторами и три кольца изолированных электрошин, а также размещены: два плотно посаженных роликовых подшипника с радиальными щитами, которые, соответственно, один - с левой, другой - с правой сторон жестко соединены со ступицей колеса, причем щит с внешней стороны ступицы имеет монтажное окно, расположенное против одного из индукторов, закрепленных на кассете соединением типа «ласточкин хвост» со скользящей посадкой, - два плотно посаженных опорношариковых подшипника с осевыми щитами, которые один - с левой, другой - с правой стороны фиксируют положение ступицы по оси несущего цилиндра колеса, а из полости цилиндра подвески через технологические отверстия в цилиндре подвески и несущем цилиндре, а также разрыве между верхними индукторами установлен фиксатор-шток для удержания ступицы в горизонтальном положении при раскреплении радиального щита с монтажным окном со ступицей, через вторые технологические отверстия цилиндра подвески и несущего цилиндра введены провода от источника питания к кольцевым шинам, к которым подсоединены выводы обмоток индукторов, отличающееся тем, что в качестве вторичных элементов на внутренней поверхности ступицы закреплены намагниченные пластины с радиальным направлением магнитного поля, кривизна поверхности которых в каждом секторе соответствует кривизне магнитопроводов индукторов, обеспечивающей равномерность воздушного зазора между поверхностями первичных и вторичных элементов, причем вторичные элементы образуют общий составной цилиндр.2. The device according to claim 1, comprising a bearing cylinder in the wheel suspension, on which a circular cassette with primary elements-inductors and three rings of insulated busbars are rigidly fixed, and also are located: two tightly seated roller bearings with radial shields, which, respectively, are one - on the left, the other - on the right sides are rigidly connected to the wheel hub, and the shield on the outside of the hub has a mounting window located against one of the inductors mounted on the cartridge with a dovetail connection with a tight fit, two tightly seated ball bearings with axial shields, one on the left and the other on the right, fix the position of the hub along the axis of the wheel bearing cylinder, and from the cavity of the suspension cylinder through the technological holes in the suspension cylinder and the bearing cylinder, and a gap between the upper inductors has a latch-rod for holding the hub in horizontal position when unfastening the radial shield with the mounting window with the hub, through the second technological holes of the suspension cylinder and wires of the existing cylinder are introduced from the power source to the ring buses, to which the leads of the windings of the inductors are connected, characterized in that magnetized plates with a radial direction of the magnetic field are fixed as secondary elements on the inner surface of the hub, the surface curvature in each sector corresponds to the curvature of the inductors magnetic circuits, ensuring uniformity of the air gap between the surfaces of the primary and secondary elements, and the secondary elements form a common component cylinder.
RU2017102182A 2017-01-24 2017-01-24 Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof RU2667208C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017102182A RU2667208C2 (en) 2017-01-24 2017-01-24 Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017102182A RU2667208C2 (en) 2017-01-24 2017-01-24 Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2017102182A RU2017102182A (en) 2018-07-24
RU2667208C2 true RU2667208C2 (en) 2018-09-17

Family

ID=62981400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017102182A RU2667208C2 (en) 2017-01-24 2017-01-24 Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667208C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794720C1 (en) * 2022-05-12 2023-04-24 Общество с ограниченной ответственностью "АЛТУМ ПРО" Method of control of vehicle electric differentials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2038985C1 (en) * 1991-07-03 1995-07-09 Василий Васильевич Шкондин Motor-in-wheel
RU2129965C1 (en) * 1998-07-13 1999-05-10 Шкондин Василий Васильевич Driving device
RU2371827C1 (en) * 2008-10-03 2009-10-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Engine
WO2012162974A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Qiu Gangyi Electric car outer rotor generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2038985C1 (en) * 1991-07-03 1995-07-09 Василий Васильевич Шкондин Motor-in-wheel
RU2129965C1 (en) * 1998-07-13 1999-05-10 Шкондин Василий Васильевич Driving device
RU2371827C1 (en) * 2008-10-03 2009-10-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Engine
WO2012162974A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Qiu Gangyi Electric car outer rotor generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794720C1 (en) * 2022-05-12 2023-04-24 Общество с ограниченной ответственностью "АЛТУМ ПРО" Method of control of vehicle electric differentials

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017102182A (en) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2092630B1 (en) Method of manufacturing an electric motor
EP2676359B1 (en) An electrical machine
US10541578B2 (en) Permanent magnet electric machine with moveable flux-shunting elements
CN100341230C (en) Torque motor having a segment design
WO2008076568A2 (en) Double-sided dual-shaft electrical machine
EP2945266A1 (en) Double stator switched reluctance rotating machine
US20100176674A1 (en) Gear Trains Employing Magnetic Coupling
Paplicki et al. Simulation and experimental results of hybrid electric machine with a novel flux control strategy
JP2014519297A (en) Heavy duty mill
CN104854775A (en) Asynchronous machine with optimized distribution of electrical losses between stator and rotor
EP0990297B1 (en) Electric drive mechanism with a magnetic bearing
Song et al. Overview of high overload motors
EP3824181B1 (en) Treating a wind turbine drive train
RU2667208C2 (en) Method for creating a driving torque in the wheel of a vehicle with a load-carrying capacity of 170 tons and device for implementation thereof
Caricchi et al. Experimental study on reducing cogging torque and core power loss in axial-flux permanent-magnet machines with slotted winding
Anvari et al. Design of multiphase exterior rotor switched reluctance motor for traction applications
JP2013055809A (en) Rotary electric machine
Loutit et al. Design of a dipole internal permanent magnet bearingless motor for flux-weakening control
Tessarolo et al. A new rotor design for flux weakening capability improvement in spoke-type interior permanent magnet synchronous machines
LV14007B (en) Axial magnetic flux generator/motor with permanent magnets
US20140103765A1 (en) Gear trains employing magnetic coupling
Xu et al. Winding analysis of stator module-combined permanent magnet synchronous machine
US20250149939A1 (en) Rotor for a permanent magnet electric machine
JP6972056B2 (en) Rotating machine, rotating machine system, car, power generation device, lifting device, and robot
Kayano et al. Development of High Power-Density Motors for Electric Axles Using Nd-Based Bonded Magnets

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210125

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载