электромобиль

Формула изобретения

Электромобиль, содержащий несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, управляемые и ведущие колеса, отсек аккумуляторных батарей, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления, отличающийся тем, что на электромобиле дополнительно установлены: усилитель крутящего момента, генератор постоянного тока и тормозные реостаты, причем усилитель крутящего момента представляет собой корпус, закрытый передней и задней крышками, внутри которого установлены в подшипниках задней и передней крышек соответственно ведущий и ведомый валы, передний конец первого из которых вставлен в задний торец ведомого вала, причем оба вала связаны друг с другом посредством муфты, которая кинематически соединена с ручкой управления, установленной снаружи корпуса, кроме того, ведущий вал связан с несколькими усилительными элементами, одинаковыми по конструкции, каждый из которых содержит постоянный магнит, выполненный в форме прямоугольного бруска, установленного вертикально, внутри которого выполнены верхний и нижний вертикальные каналы, входное отверстие верхнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность одного магнитного полюса, а входное отверстие нижнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность другого магнитного полюса, причем выходные отверстия верхнего и нижнего вертикальных каналов выходят на среднюю часть постоянного магнита, на противоположные стороны, где напряженность магнитного поля самая минимальная, кроме того, каждый усилительный элемент имеет электродинамический линейный двигатель, состоящий из С-образного магнита, между полюсами которого установлена электроизоляционная трубка, имеющая сквозные соосные пазы, в которые вставлены две щетки, подключенные в клеммам клеммовой коробки, причем выходное отверстие верхнего вертикального канала соединено трубопроводом с входным отверстием электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, а входное отверстие упомянутого канала соединено трубопроводом с выходным отверстием нижнего вертикального канала, кроме того, зубчатая шестерня усилительного элемента закреплена на ведущем валу и размещена в круглом корпусе, входное отверстие которого трубопроводом соединено с выходным отверстием электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, а выходное отверстие круглого корпуса соединено трубопроводом с входным отверстием нижнего вертикального канала, кроме того, верхний и нижний вертикальные каналы, трубопроводы, электроизоляционная трубка электродинамического линейного двигателя, круглый корпус зубчатой шестерни заполнены стальными шариками, контактирующими друг с другом и с щетками электродинамического линейного двигателя, причем каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток, а все трубопроводы выполнены из немагнитного материала, кроме того, вал генератора постоянного тока связан с ведомым валом усилителя крутящего момента, а электрически соединен через механизмы управления с тяговыми электродвигателями и аккумуляторными батареями, которые соединены с клеммами клеммной коробки усилителя крутящего момента, причем тормозные реостаты через механизмы управления включены в цепь тяговых электродвигателей.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области электротранспорта и может найти применение при конструировании электромобилей.

В наcтощее время в связи с растущими ценами и увеличивающимися трудностями получения органического топлива, а также ухудшением экологической обстановки в крупных городах намечается тенденция по переходу на энергосберегающие технологии и созданию экономичных двигателей, новых источников электрического тока. Ведутся также работы по созданию устройств, позволяющих при небольших затратах энергии на входе, получать более значительные мощности на выходе /http://www.energi.21.ru, http://www.ntpo.com, http://www.strocon.ru, http://www.senav.get, http://torch.kosmopoisk.ru).

Предлагаемое изобретение относится к энергосберегающим технологиям.

Известен электрокар, содержащий раму, ходовую часть с моторными и управляемыми колесами, площадку водителя, грузовую платформу, отсек аккумуляторных батарей, механизмы управления. Грузоподъемность 5 т, скорость движения 15-20 нм/час, запас хода в пределах заводской территории.

/Политехнический словарь, изд.2, гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский, Советская энциклопедия, М., 1980, с.612-613/.

Недостатками известного электрокара являются небольшое расстояние перемещения груза, малая скорость движения, большой расход электроэнергии, частые зарядки аккумуляторных батарей, большой собственный вес.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электрокара.

Известен также электромобиль японской фирмы "Ниссан", содержащий несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, управляемыми и ведущими колесами, отсек аккумуляторных батарей, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления. Масса 3,5 т, грузоподъемность 1 т, мощность двигателя 27 кВт, скорость 85 км/час, запас хода при скорости движения 40 нм/час 220 км. /Там же, с.614, рис на с.616/.

Известный электромобиль японской фирмы "Ниссан" как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.

Недостатками известного электромобиля фирмы "Ниссан", принятого за прототип, являются большой собственный вес, большой расход электроэнергии, частые зарядки аккумуляторных батарей, небольшая скорость движения при поездке на максимальную дальность.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электромобиля.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик электромобиля.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что на электромобиле дополнительно установлены: усилитель крутящего момента, генератор постоянного тока и тормозные реостаты, причем усилитель крутящего момента представляет собой корпус, закрытый передней и задней крышками, внутри которого установлены в подшипниках задней и передней крышек соответственно ведущий и ведомый валы, передний конец первого из которых вставлен в задний торец ведомого вала, причем оба зала связаны друг с другом посредством муфты, которая кинематически соединена с ручкой управления, установленной снаружи корпуса, кроме того, ведущий вал связан с несколькими усилительными элементами, одинаковыми по конструкции, каждый из которых содержит постоянный магнит, выполненный в форме прямоугольного бруска, установленного вертикально, внутри которого выполнены верхний и нижний вертикальные каналы, входное отверстие верхнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность одного магнитного полюса, а входное отверстие нижнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность другого магнитного полюса, причем выходные отверстия верхнего и нижнего вертикальных каналов выходят на среднюю часть постоянного магнита, на противоположные стороны, где напряженность магнитного поля самая минимальная, кроме того, каждый усилительный элемент имеет электродинамический линейный двигатель, состоящий из С-образного магнита, между полюсами которого установлена электроизоляционная трубка, имеющая сквозные соосные пазы, в которые вставлены две щетки, подключенные к клеммам клеммовой коробки, причем выходное отверстие верхнего вертикального канала соединено трубопроводом с входным отверстием электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, а входное отверстие упомянутого канала соединено трубопроводом с выходным отверстием нижнего вертикального канала, кроме того, зубчатая шестерня усилительного элемента закреплена на ведущем валу и размещена в круглом корпусе, входное отверстие которого трубопроводом соединено с выходным отверстием электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, а выходное отверстие круглого корпуса соединено трубопроводом с входным отверстием нижнего вертикального канала, кроме того, верхний и нижний вертикальные каналы, трубопроводы, электроизоляционная трубка электродинамического линейного двигателя, круглый корпус зубчатой шестерни заполнены стальными шариками, контактирующими друг с другом и с щетками электродинамического линейного двигателя, причем каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток, а все трубопроводы выполнены из немагнитного материала, кроме того, вал генератора постоянного тока связан с ведомым валом усилителя крутящего момента, а электрически соединен через механизмы управления с тяговыми электродвигателями и аккумуляторными батареями, которые соединены с клеммами клеммовой коробки усилителя крутящего момента, причем тормозные реостаты через механизмы управления включены в цепь тяговых электродвигателей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид электромобиля, на фиг.2 - схема силовой передачи, на фиг.3 - общий вид усилителя крутящего момента, на фиг.4 - вид сзади на усилитель крутящего момента, на фиг.5 - вид опереди на усилитель крутящего момента, на фиг.6 - расположение деталей и узлов в корпусе усилителя крутящего момента, на фиг.7 - схема усилительного элемента, на фиг.8 - картина магнитного поля прямоугольного магнита, на фиг.9 - устройство электродинамического линейного двигателя, на фиг.10 - схема принципа действия усилительного элемента.

Электромобиль содержит несущий кузов 1, ходовую часть с элементами подвески, управляемыми 2 и ведущими 3 колесами. В моторном отсеке размещены усилитель крутящего момента 4, генератор постоянного тока 5, вал которого посредством соединительной муфты 6 связан с валом усилителя крутящего момента. Там же размещены механизмы управления 7, тормозные реостаты 8, а в задней части несущего кузова расположен отсек аккумуляторных батарей 9, которые через механизмы управления подключены к клеммам усилителя крутящего момента и через зарядное устройство, не показанное на чертежах, к генератору постоянного тока. Ведущие колеса через колесные редукторы 10 соединены с тяговыми электродвигателями 11, в цепь которых через механизмы управления включены тормозные реостаты. Усилитель крутящего момента содержит корпус 12, закрытый передней 13 и задней 14 крышками, имеющий в нижней части опорную плиту 15. Внутри корпуса размещено несколько усилительных элементов 16, одинаковых по конструкции, ведущий вал 17, один конец которого установлен в подшипнике задней крышки, а другой вставлен в торец ведомого вала 18, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки. На заднем конце ведомого вала закреплен ведомый элемент 19 разобщительной муфты, ведущий элемент которой установлен на шлицах ведущего вала с возможностью продольного перемещения. Ведущий элемент 20 разобщительной муфты кинематически связан с ручкой управления 21, установленной снаружи корпуса. Каждый усилительный элемент содержит постоянный магнит 22, выполненный в форме прямоугольного бруска, установленного вертикально, внутри которого выполнены верхний 23 и нижний 24 вертикальные каналы. Входное отверстие верхнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность одного магнитного полюса, а входное отверстие нижнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность другого магнитного полюса. Выходные отверстия верхнего и нижнего вертикальных каналов выходят на среднюю часть постоянного магнита, на противоположные стороны, где напряженность магнитного поля самая минимальная или вовсе отсутствует. Каждый усилительный элемент имеет электродинамический линейный двигатель 25, состоящий из С-образного постоянного магнита 26, между полюсами которого установлена электроизоляционная трубка 27, имеющая сквозные пазы, в которые вставлены две щетки 28, одна напротив другой, подключенные к клеммам клеммовой коробки 29. Выходное отверстие верхнего вертикального канала соединено трубопроводом 30 с входным отверстием электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, а входное отверстие упомянутого канала трубопроводом 31 соединено с выходным отверстием нижнего вертикального канала. Зубчатая шестерня 32 (звездочка) усилительного элемента закреплена на ведущем валу и размещена в круглом корпусе 33, входное отверстие которого трубопроводом 34 соединено с выходным отверстием электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, а выходное отверстие круглого корпуса трубопроводом 35 соединено с входным отверстием нижнего вертикального канала. Все трубопроводы, электроизоляционная трубка, круглый корпус, верхний и нижний вертикальные каналы заполнены стальными шариками 36, контактирующими друг с другом и с щетками электродинамического линейного двигателя. Чтобы предотвратить действие электрического тока на шарики, находящиеся вне электроизоляционной трубки электродинамического линейного двигателя, каждый шестой из них выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток. Вал генератора постоянного тока соединен с валом усилителя крутящего момента, выход которого через механизмы управления соединен с тяговыми электродвигателями, в цепь которых также через механизмы управления включены тормозные реостаты.

Работа электромобиля

Перед началом движения электромобиля необходимо передвинуть ручку управления 21 и отключить разобщительную муфту, отсоединив ведущий вал 17 от ведомого вала 18 усилителя крутящего момента. После этого усилитель крутящего момента 4 подключается к аккумуляторным батареям 9. Постоянный ток через клеммы клеммовой коробки 29 подается на щетки 28 всех электродинамических линейных двигателей 25 усилительных элементов 16, при этом щетки 28 должны контактировать не менее чем с пятью шариками 36. Ток J проходит через шарика 36, находящиеся в магнитном поле С-образного магнита 26, и на них действует сила F (фит.10), которая заставляет их перемещаться со скоростью V. В результате все шарики перемещаются и через зубья шестерни 32 вращают ведущий вал 17. Если посмотреть на фиг.8, где представлена картина магнитного поля магнита 22, то видно, что максимальная магнитная напряженность сосредоточена на полюсах, а в средней части, показано пунктирными линиями, оно отсутствует. Поэтому при движении шариков 36 через трубопроводы 31, 35 они попадают в верхний 23 и нижний 24 вертикальные каналы и под действием магнитного поля втягиваютcя с ускорением внутрь магнита 22 силами F₁ и F₂. Те шарики 36, которые находятся в средней части, будут без всякого сопротивления выходить из магнита 22, так как магнитное поле в том месте отсутствует, и двигатьcя дальше. В результате непрерывного втягивания магнитным полем магнита 22 движение шариков 36 будет происходить под действием равнодействующей силы F_p, которая складывается из сил F+F₁+F₂, и возрастать до определенного момента. Как только зубчатая шестерня 32 и ведущий вал 17 достигнут максимальной частоты вращения и необходимой мощности, поворачивается ручка управления 21. Ведущий элемент 20 разобщительной муфты соединится с ведомым элементом 19, ведомый вал 18 начнет вращаться и вращать вал генератора постоянного тока 5, который через механизмы управления 7 подаст ток на тяговые электродвигатели 11, и электромобиль придет в движение. Скорость движения электромобиля может изменяться путем изменения величины тока, подаваемого на тяговые электродвигатели 11. Торможение осуществляется обычными тормозами и дополнительно путем включения в цепь тяговых электродвигателей 11 тормозных реостатов 8 в моменты, когда тяговые электродвигатели работают в режиме генераторов постоянного тока. Для того чтобы мощность на валу усилителя крутящего момента была максимальной, магниты 22 должны иметь большую магнитную напряженность и быть изготовленными из материалов, имеющих добавки редкоземельных элементов. При небольшой скорости движения на спусках, на остановках неиспользованная энергия генератора постоянного тока 5 направляется на подзарядку аккумуляторных батарей 9. По прибытии к месту назначения усилитель крутящего момента 4 отключается от аккумуляторных батарей 9, а ручкой управления 21 ведущий вал 17 отключается от ведомого вала 18.

Положительный аффект: меньший расход энергии аккумуляторных батарей, увеличение пробега между зарядками аккумуляторных батарей.