Магнитоэлектрический двигатель


 

Полезная модель относится к энергетике и предназначена для получения механической и электрической энергии. Задачи создания полезной модели повышение КПД двигателя. Достигнутый технический результат одновременное использование постоянных магнитов на роторе и статоре и их отключение в «мертвых точках». Решение указанных задач достигнуто в магнитоэлектрическом двигателе, содержащем ротор с, по меньшей мере, одной парой постоянных магнитов, корпус из немагнитного материала, статорные индуктивные обмотки, установленные в нем, источник постоянного тока соединенный со статорными индуктивными обмотками, постоянные магниты установленные на статоре, тем, что количество статорных индуктивных обмоток соответствует количеству постоянных магнитов на статоре и они размещены на по оси постоянных магнитов статора, на корпусе установлен, по меньшей мере, один датчик магнитного потока, имеющий контакты, которые включены последовательно в цепь питания статорных индуктивных обмоток, при этом датчик магнитного потока установлен таким образом, что его контакты замыкаются до совмещения осей постоянных магнитов статора и ротора, т.е. с угловым опережением включения. На статоре может быть установлена дополнительная статорная обмотка. Статорные индуктивные обмотки могут быть соединены последовательно. Статорные индуктивные обмотки могут быть соединены параллельно. Между источником постоянного тока и статорными индуктивными обмотками может быть подключен регулятор тока. К валу может быть прикреплен маховик. Датчик магнитного потока может быть установлен на боковой стенке корпуса. Датчик магнитного потока может быть установлен на торце корпуса. Датчик магнитного потока может быть установлен таким образом, что датчик магнитного потока установлен с возможностью перемещения относительно статора для регулирования угла опережения включения. Датчик магнитного потока может быть соединен с приводом опережения включения. Привод может быть выполнен ручным. Привод может быть выполнен автоматическим. В качестве датчика магнитного потока может быть применен геркон. В качестве датчика магнитного потока применен датчик Холла, к дополнительной обмотке подключена нагрузка. Ротор может содержать вал, к которому присоединен электрогенератор. К электрогенератору может быть присоединена внешняя нагрузка. К электрогенератору может быть присоединен автономный блок электропитания. Статор может быть размещен радиально относительно ротора. Статор может быть размещен со стороны торца ротора. Статор может быть размещен одновременно радиально и со стороны торца ротора. Магнитоэлектрический двигатель может быть выполнен с возможностью регулирования момента, скорости вращения и мощности. Регулирование может быть выполнено за счет регулятора тока в цепи питания статорных обмоток постоянным током в виде потенциометра. Магнитоэлектрический двигатель может быть размещен на транспортном средстве. 1 с.п.-кт ф.-лы, 23 зав. п-ов, илл. 23

Изобретение относится к электромашиностроению и электротехнике, а именно к конструкции торцевых асинхронных машин с одним статором и двумя роторами.

Известен электрический двигатель, по А. Св. СССР 1359855, МПК H02K 1/10, опубл. 15.12.1987 г., содержащий статор и добавочный полюс. Немагнитная прокладка расположена между скобами и сердечником добавочного полюса.

Недостаток нижний КПД двигателя из-за того, что немагнитная проставка ослабляет магнитный поток.

Известна электрическая машина, описанная в а. св. СССР 278836, кл. H02K 5/10. В ней, с целью упрощения технологии изготовления, активная часть статора выполнена в виде обмоточных модулей, состоящих из пакетов, набранных из чередующихся между собой проводников обмотки и отделенных слоем изоляции листовых ферромагнитных элементов и лобовых частей. Пакеты установлены на ярме статора с помощью клиньев, выполненных заодно с ярмом.

Основными недостатками этой конструкции являются низкая технологичность изготовления ярма, обусловленная наличием клиньев, худшие энергетические показатели машины за счет неравномерности активной длины магнитопровода, обусловленной отсутствием фиксации пакетов обмоточных модулей в радиальном направлении.

Известна также торцевая электрическая машина (А. Св. СССР 462255, H02K 17/02), содержащая беспазовый статор, набранный из катушечных групп, остов которого имеет посадочные места для установки в них катушечных групп и два ротора, расположенные по разные стороны статора. Остов статора имеет посадочные места для установки в них катушечных групп.

Существенным недостатком этой конструкции является то, что остов статора является несущим элементом конструкции машины и для обеспечения жесткости и прочности должен иметь значительную массу. Кроме того, в конструкции сложно проконтролировать и обеспечить равенство рабочих воздушных зазоров, сложно реализовать разнесение лобовых частей и их базирование.

Наиболее близкой к заявляемой машине является торцевая электрическая машина (пат. РФ 2246168, МПК H02K 21/24) со статором, закрепленным в корпусе, обращенным рабочими поверхностями к двум дискообразным роторам, установленным на валу в подшипниках качения.

Статор выполнен из двух половин, в каждой из которых выполнена распределенная обмотка в виде обмоточных модулей и ярмо, навитое из стальной ленты, установленных по разные стороны диска статора. На дисках роторов со стороны рабочих поверхностей статора смонтированы постоянные магниты, закрытые полюсными наконечниками.

Основной недостаток этой конструкции - сложность и трудоемкость монтажа обмоточных модулей на ярма дисков статора; большая масса и габариты машины из-за наличия двух ярм статора.

Известен магнитоэлектрический двигатель по патенту РФ МПК опубл., прототип

Этот электродвигатель содержит статор, включающий диск, закрепленный в корпусе, и обмоточные модули, обращенные рабочими поверхностями к соответствующим дискообразным роторам с короткозамкнутыми обмотками, расположенным с двух сторон от статора и установленным в подшипниках качения, согласно изобретению в диске статора выполнены прорези, края которых (отгибы) у двух соседних прорезей направлены в одну сторону диска, а у двух следующих прорезей - в противоположную, в прорезях размещены обмоточные модули так, что между двумя пакетами пластин одного обмоточного модуля расположены по одному пакету пластин двух соседних обмоточных модулей с противоположной стороны диска, кроме того, на диске статора в промежутках между прорезями под обмоточные модули в радиальном направлении выполнены щелевидные прорези.

Недостаток - низкий КПД двигателя.

Задача создания полезной модели повышение КПД двигателя.

Технический результат - устранение вредного влияния магнитного поля постоянных магнитов статора в промежуточном положении ротора (в «мертвых точках»).

Решение указанных задач достигнуто в магнитоэлектрическом двигателе, содержащем ротор с, по меньшей мере, одной парой постоянных магнитов, корпус из немагнитного материала, статорные индуктивные обмотки, установленные в нем, источник постоянного тока соединенный со статорными индуктивными обмотками и постоянные магниты установленные на статоре, тем, что количество статорных индуктивных обмоток соответствует количеству постоянных магнитов на статоре и они размещены по оси постоянных магнитов статора, на корпусе установлен, по меньшей мере, один датчик магнитного потока, имеющий контакты, которые включены последовательно в цепь питания статорных индуктивных обмоток, при этом датчик магнитного потока установлен таким образом, что его контакты замыкаются до совмещения осей постоянных магнитов статора и ротора, т.е. с угловым опережением включения. На статоре может быть установлена дополнительная статорная обмотка. Статорные индуктивные обмотки могут быть соединены последовательно. Статорные индуктивные обмотки могут быть соединены параллельно. Между источником постоянного тока и статорными индуктивными обмотками может быть подключен регулятор тока. К валу может быть прикреплен маховик. Датчик магнитного потока может быть установлен на боковой стенке корпуса. Датчик магнитного потока может быть установлен на торце корпуса. Датчик магнитного потока может быть установлен таким образом, что датчик магнитного потока установлен с возможностью перемещения относительно статора для регулирования угла опережения включения. Датчик магнитного потока может быть соединен с приводом опережения включения. Привод может быть выполнен ручным. Привод может быть выполнен автоматическим. В качестве датчика магнитного потока может быть применен геркон. В качестве датчика магнитного потока может быть применен датчик Холла. К дополнительной обмотке может быть подключена нагрузка. Ротор может содержать вал, к которому присоединен электрогенератор. К электрогенератору может быть присоединена внешняя нагрузка. К электрогенератору может быть присоединен автономный блок электропитания. Статор может быть размещен радиально относительно ротора. Статор может быть размещен со стороны торца ротора. Статор может быть размещен одновременно радиально и со стороны торца ротора. Магнитоэлектрический двигатель может быть выполнен с возможностью регулирования момента, скорости вращения и мощности. Регулирование может быть выполнено за счет регулятора тока в цепи питания статорных обмоток постоянным током в виде потенциометра. Магнитоэлектрический двигатель может быть размещен на транспортном средстве.

Сущность изобретение поясняется на чертежах фиг. 123, где:

- на фиг. 1 приведена полная схема устройства,

- на фиг. 2 приведена упрощенная схема устройства,

- на фиг. 3 приведена конструкция статорной индуктивной обмотки, первый вариант,

- на фиг. 4 приведена конструкция статорной индуктивной обмотки, первый вариант,

- на фиг. 5 приведен разрез A-A ротора с одной парой постоянных магнитов,

- на фиг. 6 приведен разрез A-A ротора с двумя парами постоянных магнитов,

- на фиг. 7 приведен разрез A-A статора с одной парой постоянных магнитов,

- на фиг. 8 приведен разрез A-A статора с 4-мя парами постоянных магнитов,

- на фиг. 9 приведена электрическая схема, вид в плане,

- на фиг. 10 приведена электрическая схема, вид сбоку,

- на фиг. 11 приведена конструкция двигателя с генератором, первый вариант,

- на фиг. 12 приведена конструкция двигателя с генератором, второй вариант,

- на фиг. 13 приведена конструкция двигателя с генератором, третий вариант,

- на фиг. 14 приведен первый вариант установки магнитного датчика,

- на фиг. 15 приведен второй вариант установки магнитного датчика,

- на фиг. 16 приведен график изменения плеча рычага в зависимости от угла поворота,

- на фиг. 17 приведен график изменения плеча рычага в зависимости от угла поворота,

- на фиг. 18 приведен график изменения плеча рычага в зависимости от угла поворота,

- на фиг. 19 приведен магнитоэлектрический двигатель с регулированием угла опережения включения обмоток.

- на фиг. 20 приведен разрез B-B на фиг. 19,

- на фиг. 21 приведена первый вариант электрической схемы,

- на фиг. 22 приведен второй вариант электрической схемы,

- на фиг. 23 приведен третий вариант электрической схемы.

Магнитоэлектрический двигатель (фиг. 123) содержит корпус 1, статорные индуктивные обмотки 2, источник постоянного тока 3 (например, аккумуляторная батарея АБ), постоянные магниты 4 и 5. Постоянные магниты 4 и 5 предпочтительно выполнить неодимовыми. Статорные индуктивные обмотки 2, размещены на цилиндрических каркасах (не показано) и их оси симметрии направлены строго по осям намагничивания постоянных магнитов 4 и 5. Статорные индуктивные обмотки 2 могут быть выполнены в двух вариантах или непосредственно намотаны на постоянных магнитах 4 и 5 или на сердечнике 27 (фиг. 3 и 4)·

Минимальное число постоянных магнитов 4 и 5 - одна пара (фиг. 4), возможно применение в двигателе нескольких пар постоянных магнитов 4 и 5 (фиг. 7).

Двигатель имеет ротор 6, в состав которого входят постоянные магниты 7 и 8 и вал 9, установленный на подшипниках 10 и 11. Постоянные магниты 7 и 8, стоящие на роторе 6 также следует выполнить неодимовыми. В состав ротора 6, кроме того, входит цилиндр 12 из немагнитного материала для крепления постоянных магнитов 7 и 8 на роторе 6. Около торца ротора 6 установлен датчик магнитного потока 13, например, датчик Холла, имеющий контакты 14. В качестве датчика магнитного потока 13 может использоваться геркон. Контакты 14 (нормально разомкнутые) включены последовательно в цепь питания постоянным электрическим током статорных индуктивных обмоток 2 между ними и источником постоянного тока 3.

Официальное название датчика Холла - датчик положения на эффекте Холла. Это датчик, работающий на эффекте Холла, суть которого заключается в том, что при помещении в магнитное поле некоторого проводника с постоянным током, в этом проводнике возникает поперечная разность потенциалов. Также называет холловским напряжением. Датчик Холла весьма широко распространен в автомобилестроении, с его помощью измеряют угол положения распределительного вала, на некоторых автомобилях - угол положения коленчатого вала, на более старых автомобилях он сигнализировал о моменте ценообразования.

Геркон (сокращение от «герметичный [магнитоуправляемый] контакт») - электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита, контакты замыкаются. Герконы используются как датчики положения, концевые выключатели и т.д.

Геркон с электромагнитной катушкой составляет герконовое реле. Существуют разновидности герконов по контактной группе: с замыкающимся контактом, размыкающимся контактом и переключающимся контактом. Геркон с замыкающимся контактом - контакт разомкнут при отсутствии магнитного поля, и замыкается при наличии магнитного поля.

Геркон с размыкающимся контактом - контакт замкнут при отсутствии магнитного поля, и размыкается при наличии магнитного поля. Геркон с переключающимся контактом имеет три вывода - при отсутствии магнитного поля замкнута одна пара выводов, а при наличии магнитного поля замкнута другая пара выводов. Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля ртути смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

В двигателе может быть применена дополнительная статорная обмотка 15. Дополнительная статорная обмотка 15 размещена по траектории движения постоянных магнитов 7 и 8 ротора 6. К валу 9 может быть прикреплен маховик 16 для преодоления «мертвых точек» (механический инерциоид вращения) имеющий маховичные грузы 17 закрепленные на соединительной штанге 18.

Двигатель имеет статор 19, содержащий корпус 1, выполненный в виде полого немагнитного цилиндра с боковой стенкой 20 и торцами 21. На боковой стенке 20 или на одном из торцев 21 размещены постоянные магниты 4 и 5 и статорные индуктивные статорные обмотки 2 (фиг. 6 и 7).

Электрическая схема управления (фиг. 8 и 9) содержит регулятор тока 22 (например, широтно-импульсный прерыватель тока или другое электронное устройство). К дополнительной статорной обмотке 15 может быть присоединен выпрямитель 23, в простейшем случае обратный диод, или выпрямительный мост, к выходу которого подсоединена электрическая нагрузка 24. Один из выходов из дополнительной обмотки 15 заземлен при помощи заземления 25.

В корпусе 1 выполнены отверстия 26 для вывода концов дополнительной обмотки 15. Статорные индуктивные обмотки 2 могут быть намотаны на постоянные магниты 4 и 5 или на железный сердечник 27, который контактирует с постоянными магнитами 3 и 4 (фиг. 3 и 4)·

Возможен вариант двигателя с нагрузкой в виде электрического генератора. К валу 9 посредством муфты 28 присоединен вал 29 электрического генератора 30, к которому проводами 31 присоединен регулятор напряжения 32 с выхода электрического генератора 30, к которому присоединен электрическая нагрузка 33. Возможно торцовое расположение ротора 6 относительно статора 19 (фиг. 9).

Электрогенератор 30 закреплен на платформе 34 при помощи кронштейнов 35 (фиг. 1113). Во втором варианте магнитоэлектрический двигатель закреплен на платформе 34 при помощи кронштейна 36. На роторе 6 закреплена ведущая шестерня 37, а на валу 29 электрогенератора 30 закреплена ведомая шестерня 38. Шестерни 37 и 38 находятся в зацеплении. На фиг. 13 приведен третий вариант устройства.

На фиг.14 и 15 приведены варианты установки магнитного датчика 13. Магнитный датчик 13 может быть установлен на боковой стенке 20 корпуса 1 (фиг. 15) или на торце 21.

При этом магнитный датчик 13 должен быть смещен на угол (угол опережения включения) относительно магнита 4 статора 19.

Обоснование оптимального угла опережения включения поясняется графиками (фиг. 1618). На фиг. 16 приведен график изменения плеча силы создающей момент поз. 39. На фиг. 17 приведен график изменения силы притяжения магнитов ротора и статора поз. 40 и на фиг. 18 приведен график изменения момента сил создаваемых магнитами ротора и статора. При этом в так называемой верхней мертвой точке (угол =180 град) несмотря на максимальную силу притяжения постоянных магнитов ротора с статора из-за нулевого значения плеча рычага момент равен нулю. При этом включение обмоток возбуждения 2 необходимо выполнять с небольшим опережением из-за того, что контакты 14 срабатывают не мгновенно, а ротор обладает инерцией.

Оптимальные угол опережения включения

=715 град.

При этом, чем выше скорость вращения ротора 6, тем больше угол опережения включения.

Возможно выполнение угла опережения включения управляемым (фиг. 19 и 20). Для этого магнитный датчик 13 закреплен на направляющих 41 на торцовой стенке 20 с возможностью перемещения. Перемещение осуществляется приводом 42, связанным с магнитным датчиком 13. При этом привод 42 может быть ручным (например, винт) или автоматическим, например, шаговый двигатель.

Возможные варианты электрической схемы соединения электронного оборудования магнитоэлектрического двигателя приведены на фиг. 2123. На фиг. 21 показано последовательное соединение статорных обмоток возбуждения 2, а на фиг. 22 - параллельное соединение статорных обмоток возбуждения 2. Между источником постоянного тока 2 и статорными обмотками возбуждения 2 подключены выключатель 43 и контакты 14.

Возможна установка в цепи питания статорных обмоток возбуждения 2 регулятора тока 22 выполненный в виде потенциометра 44 для регулирования крутящего момента на валу 9, скорости его вращения и мощности двигателя (фиг. 23).

РАБОТА УСТРОЙСТВА

Устройство работает следующим образом (фиг. 120).

Для запуска устройства предназначен автономный блок электропитания 3. С него подают электрический ток на статорные индуктивные обмотки 2 и 2-1 включив выключатель 43 (фиг. 2123). При этом они (статорные индуктивные обмотки) нейтрализуют магнитное поле постоянных магнитов 4 и 5, установленных на роторе 6. Датчик магнитного потока 13 срабатывает пока магнит 4 не дошел на некоторое угловое расстояние (угол опережения включения) до постоянного магнита 7 и его контакты 14 замыкаются. Силы притягивания между магнитами 3 и 7 нейтрализуются, но за счет маховика 16 ротор 6 проходит «мертвую точку». Потом снова срабатывает датчик магнитного потока 13 и его контакты 14 размыкаются. Полюс «S» постоянного магнита 4 притягивается к следующему полюсу постоянного магнита 8 статора.

При необходимости уменьшить или увеличить угол опережения включения приводом 42 магнитный датчик 13 перемещают приводом 42 (фиг. 19), при этом процесс регулирования угла опережения включения может быть автоматизирован, например, в зависимости от скорости вращения вала (фиг. 20).

При необходимости регулирования момента на валу 9 используют регулятор тока 22 в виде потенциометра 44 (фиг. 23).

Применение полезной модели позволило:

- повысить КПД устройства за счет «дармовой» энергии постоянных магнитов,

- получить электроэнергию для внешнего потребителя,

- работать в автономном режиме,

- выполнять регулирование крутящего момента, скорости вращения и мощности двигателя.

1. Магнитоэлектрический двигатель, содержащий ротор с по меньшей мере одной парой постоянных магнитов, корпус из немагнитного материала, статорные индуктивные обмотки, установленные в нем, источник постоянного тока, соединенный со статорными индуктивными обмотками, постоянные магниты, установленные на статоре, отличающийся тем, что количество статорных индуктивных обмоток соответствует количеству постоянных магнитов на статоре и они размещены по оси постоянных магнитов статора, на корпусе установлен по меньшей мере один датчик магнитного потока, имеющий контакты, которые включены последовательно в цепь питания статорных индуктивных обмоток, при этом датчик магнитного потока установлен таким образом, что его контакты замыкаются до совмещения осей постоянных магнитов статора и ротора, т. е. угловым опережением включения.

2. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на статоре установлена дополнительная статорная обмотка.

3. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что статорные индуктивные обмотки соединены последовательно.

4. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что статорные индуктивные обмотки соединены параллельно.

5. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что между источником постоянного тока и статорными индуктивными обмотками подключен регулятор тока.

6. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что к валу прикреплен маховик.

7. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчик магнитного потока установлен на боковой стенке корпуса.

8. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчик магнитного потока установлен на торце корпуса.

9. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчик магнитного потока установлен с возможностью перемещения относительно статора для регулирования угла опережения включения.

10. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчик магнитного потока соединен с приводом регулирования опережения включения.

11. Магнитоэлектрический двигатель по п. 10, отличающийся тем, что привод выполнен ручным.

12. Магнитоэлектрический двигатель по п. 10, отличающийся тем, что привод выполнен автоматическим.

13. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве датчика магнитного потока применен геркон.

14. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве датчика магнитного потока применен датчик Холла.

15. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что к дополнительной обмотке подключена нагрузка.

16. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ротор содержит вал, к которому присоединен электрогенератор.

17. Магнитоэлектрический двигатель по п. 16, отличающийся тем, что к электрогенератору присоединена внешняя нагрузка.

18. Магнитоэлектрический двигатель по п. 16, отличающийся тем, что к электрогенератору присоединен автономный блок электропитания.

19. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что статор размещен радиально относительно ротора.

20. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что статор размещен со стороны торца ротора.

21. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что статор размещен одновременно радиально и со стороны торца ротора.

22. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью регулирования крутящего момента, скорости вращения и мощности.

23. Магнитоэлектрический двигатель по п. 22, отличающийся тем, что регулирование выполнено за счет регулятора тока в цепи питания статорных обмоток постоянным током, например в виде потенциометра.

24. Магнитоэлектрический двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он размещен на транспортном средстве.

poleznayamodel.ru

 

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для создания вращения или вращающего момента в различных следящих системах для позиционирования, коррекции и программного разворота.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание магнитоэлектрического двигателя постоянного тока, обеспечивающего возможность получения вращения или вращающего момента.

Техническая задача решается тем, что магнитоэлектрический двигатель постоянного тока содержит магнитопровод, состоящий по меньшей мере из двух элементов, выполненных изогнутыми с формированием части круговой траектории движения электромагнитной катушки, которая охватывает один из этих элементов, размещена с возможностью перемещения вдоль него и кинематически связана с осью вращения, и по меньшей мере один постоянный магнит, расположенный между элементами со стороны их концов так, что один полюс контактирует с одним элементом, а другой - с другим. При этом осью вращения совмещают с центральной осью симметрии магнитоэлектрического двигателя.

Элементы магнитопровода выполнены в виде вставленных друг в друга коаксиальных цилиндров, разомкнутых по образующей с образованием поперечного сечения С-образной или подковообразной формы, а постоянный магнит расположен между ними так, что один полюс соприкасается с концевой частью одного элемента, а другой полюс - с близлежащей концевой частью другого.

Магнитоэлектрический двигатель также снабжается вторым постоянным магнитом, контактирующим со вторыми концевыми частями элементов так, что каждый из элементов контактирует своими концевыми частями с одноименными полюсами магнитов.

Элементы магнитопровода выполняются в виде трех вставленных один в другой коаксиальных цилиндров, разомкнутых по образующей с образованием в поперечном сечения C-образной или подковообразной формы, причем один из элементов выполнен из двух цилиндров, соединенных между собой по концевым частям и образующих в поперечном сечении замкнутый контур, охватывающий эквидистантно третий цилиндр с размещенной на нем электромагнитной катушкой, образующий второй элемент, соединенный с первым элементом через по крайней мере один постоянный магнит так, что один полюс постоянного магнита соединен с первым элементом в месте соединения его концевых частей, а другой - с близлежащей концевой частью второго элемента.

Элементы магнитопровода могут быть выполнены в виде параллельных кольцевых пластин, расположенных коаксиально друг другу, на одной из которых размещена электромагнитная катушка, а постоянный магнит расположен между ними, причем по меньшей мере одна из которых выполнена разомкнутой С-образной или подковообразной формы и на ней размещена электромагнитная катушка.

Техническая задача решается также тем, что магнитопровод может быть выполнен в виде трех разомкнутых параллельных кольцевых пластин С-образной формы, средняя из которых образует первый элемент, на котором размещена электромагнитная катушка, а две других соединены между собой по концам и образуют второй элемент, охватывающий эквидистантно первый элемент, который соединен с ним через по крайней мере один постоянный магнит так, что один его полюс соединен с концом первого элемента, а другой - со вторым в месте соединения его концов. Двигатель может быть снабжен вторым постоянным магнитом и второй электромагнитной катушкой, размещенной на втором элементе с возможностью перемещения вдоль него. При этом вторая электромагнитная катушка кинематически связана с центральной осью вращения. При применении двух электромагнитных катушек последние подключены к электропитанию с возможностью встречного направления токов в них.

Данное устройство может применяться в качестве моментного двигателя с большим рабочим углом и по этой характеристике существенно превосходит аналоги.

1 з.п.ф., 14 н.з.п.ф., 13 фиг.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для создания вращения или вращающего момента в различных следящих системах, для компенсации возникающих моментов и в различных следящих системах для позиционирования, коррекции и программного разворота.

Известен линейный двигатель постоянного тока, содержащий замкнутый магнитопровод, вдоль одной из сторон которого размещен прямолинейный постоянный магнит, а на другой стороне магнитопровода размещена с возможностью перемещения катушка. (Патент США 5341053).

Недостатком данного двигателя является невозможность его использования для создания вращения или вращающего момента.

Известен линейный двигатель постоянного тока, включающий статор, содержащий магнитопроводы, расположенные между магнитопроводами два постоянных магнита, векторы намагничивания которых направлены встречно, и якорь, выполненный в виде расположенной вокруг магнитопровода обмотки (патент РФ на полезную модель 101283).

Недостатком данного двигателя является возможность создания только прямолинейного движения обмотки и он не может быть использован для создания вращения или вращающего момента.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание магнитоэлектрического двигателя постоянного тока, обеспечивающего возможность получения вращения или вращающего момента, а также возможность расширения арсенальных средств.

Техническая задача решается тем, что магнитоэлектрический двигатель постоянного тока содержит магнитопровод, состоящий по меньшей мере из двух элементов, выполненных изогнутыми с формированием части круговой траектории движения электромагнитной катушки, которая охватывает один из этих элементов, размещена с возможностью перемещения вдоль него и кинематически связана с осью вращения, и по меньшей мере один постоянный магнит, расположенный между элементами со стороны их концов так, что один полюс контактирует с одним элементом, а другой - с другим, причем ось вращения электромагнитной катушки может быть совмещена с центральной осью симметрии магнитоэлектрического двигателя.

Техническая задача решается тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде вставленных друг в друга коаксиальных цилиндров, разомкнутых по образующей с образованием поперечного сечения С-образной или подковообразной формы, а постоянный магнит расположен между ними так, что один полюс соприкасается с концевой частью одного элемента, а другой полюс - с близлежащей концевой частью другого.

Техническая задача решается также тем, что магнитоэлектрический двигатель снабжен вторым постоянным магнитом, контактирующим со вторыми концевыми частями элементов так, что каждый из элементов соединен своими концевыми частями с одноименными полюсами магнитов.

Техническая задача решается также тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде трех вставленных один в другой коаксиальных цилиндров, разомкнутых по образующей с образованием в поперечном сечения С-образной или подковообразной формы, причем один из элементов выполнен из двух цилиндров, соединенных между собой по концевым частям и образующих в поперечном сечении замкнутый контур, охватывающий эквидистантно третий цилиндр с размещенной на нем электромагнитной катушкой, образующий второй элемент, соединенный с первым элементом через по крайней мере один постоянный магнит так, что один полюс постоянного магнита контактирует с первым элементом в месте соединения его концевых частей, а другой - с близлежащей концевой частью второго элемента.

Техническая задача решается также тем, что магнитоэлектрический двигатель снабжен вторым постоянным магнитом, контактирующим со второй концевой частью второго элемента полюсом, одноименным полюсу первого магнита, контактирующего с его первой концевой частью, а вторым полюсом контактирующим с второй концевой частью первого элемента.

Техническая задача решается также тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде параллельных кольцевых пластин, расположенных коаксиально друг другу, на одной из которых размещена электромагнитная катушка, а постоянный магнит расположен между ними. Кроме того, плоские параллельные кольцевые пластины расположены на центральной оси симметрии магнитоэлектрического двигателя, а двигатель снабжен осью вращения, кинематически связанной с электромагнитной катушкой.

Техническая задача решается также тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде параллельных кольцевых пластин, расположенных коаксиально друг другу, по меньшей мере одна из которых выполнена разомкнутой С-образной или подковообразной формы и на ней размещена электромагнитная катушка.

Техническая задача решается также тем, что магнитопровод выполнен в виде трех разомкнутых параллельных кольцевых пластин С-образной формы, средняя из которых образует первый элемент, на котором размещена электромагнитная катушка, а две других соединены между собой по концам и образуют второй элемент, охватывающий эквидистантно первый элемент, который контактирует с ним через по крайней мере один постоянный магнит так, что один его полюс контактирует с концом первого элемента, а другой - со вторым в месте соединения его концов.

Техническая задача решается также тем, что магнитопровод выполнен в виде трех параллельных кольцевых пластин, средняя из которых образует первый элемент, на котором размещена электромагнитная катушка, а две других образуют второй и третий элемент, и снабжен вторым постоянным магнитом, установленным между первым и третьим элементом зеркально первому постоянному магниту, установленному между первым и вторым элементом. Кроме того, магнитоэлектрический двигатель снабжен по меньшей мере второй электромагнитной катушкой, размещенной на втором элементе с возможностью перемещения вдоль него. При этом вторая электромагнитная катушка кинематически связана с центральной осью вращения. При применении двух электромагнитных катушек последние подключены к электропитанию с возможностью встречного направления токов в них.

Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1-13). На Фиг.1 показан схематично магнитоэлектрический двигатель в разрезе. На фиг.2 показана электромагнитная катушка в разрезе. На фиг.3 изображен магнитоэлектрический двигатель, элементы магнитопровода которого выполнены в виде коаксиальных цилиндров. На фиг.4-13 изображен магнитоэлектрический двигатель, элементы магнитопровода которого выполнены в виде параллельных кольцевых пластин.

Согласно полезной модели магнитоэлектрический двигатель содержит магнитопровод, состоящий по меньшей мере из двух элементов 1 и 2, электромагнитную катушку 3, размещенную на элементе 1 с возможностью перемещения по нему, и по меньшей мере один постоянный магнит 4, расположенный так, что один его полюс примыкает к элементу 1, а другой - к элементу 2 (фиг.1). Элементы 1 и 2 выполнены изогнутыми с образованием по меньшей мере части круговой траектории движения электромагнитной катушки 3. На фиг.3 представлен вариант двигателя, идентичный первому, но с двумя постоянными магнитами 4 и 5, расположенными по концевым частям элементов 1 и 2 и соединенных с ними так, что северный полюс N соединен только с концами первого элемента 1, а южный S - только с концами второго элемента 2. Магнитоэлектрический двигатель содержит также ось 6 вращения, связанную поводком 7 с электромагнитной катушкой 3.

Элементы 1 и 2 магнитопровода изогнуты таким образом, что электромагнитная катушка 3, перемещаясь по элементу 1 магнитопровода, определяющего траекторию движения электромагнитной катушки 3, совершает круговое движение вокруг oси 6 вращения. Электромагнитная катушка 3 (фиг.2) охватывает элемент 1 магнитопровода, повторяя внешний контур его сечения. Витки провода катушки намотаны так, что ток I протекает в плоскости чертежа (фиг.2) и пересекая силовые линии магнитного поля В, индуцированного постоянным магнитом 4, взаимодействует с ним. При этом возникает сила F, которая перпендикулярна плоскости чертежа. Зазоры 1 и 2 между катушкой 3 и элементами 1 и 2 магнитопровода выбираются из конструктивных соображений и должны быть минимальными. Они необходимы для того, чтобы катушка 3 могла свободно перемещаться относительно элемента 1 магнитопровода. В этой связи предпочтительно применение бескаркасной технологии изготовления электромагнитной катушки. Электромагнитная катушка 3 жестко связана поводком 7 с осью вращения 6 и таким образом сила F создает вращающий момент на оси вращения 6 (фиг.1). При изменении направления тока в катушке меняется направление силы F и соответственно направление вращения оси. Углом (фиг.1) обозначен угол отклонения или поворота оси вращения 6 относительно начального положения. В данном случае за начальное выбрано крайнее левое положение. На чертеже крайнее левое положение соответствует углу 0(=0), a крайнее правое - углу max.

Поставленная задача создания двигателя с активным элементом - катушкой, обеспечивающей вращательное движение, например, оси 6, при простоте и технологичности конструкции и отказе от сложных дополнительных элементов решена за счет выполнения элементов магнитопровода изогнутыми и снабжения двигателя осью вращения. При этом было разработано несколько вариантов двигателя, которые, отличаясь по своему конструктивному исполнению, позволяют наиболее оптимально решить поставленную задачу.

Технический результат заключается в том, что поступательное перемещение катушки по круговой траектории преобразуется во вращение центральной оси 6. При этом при простоте конструкции обеспечивается точное позиционирование катушки относительно элементов магнитопровода, наличие гарантированных зазоров исключает потери на трение кроме потерь на вращение оси в узле подшипника (на чертеже не показано). Данное устройство может применяться в качестве моментного двигателя с большим рабочим углом и по этой характеристике существенно превосходит аналоги.

На фиг.1 представлен вариант реализации двигателя, магнитная система которого состоит из магнитопровода, элементы 1 и 2 которого выполнены в виде двух коаксиальных цилиндров, разомкнутых по образующей с образованием поперечного сечения С-образной (подковообразной) формы, и одного постоянного магнита 4. Один из элементов - 2 охватывает другой - 1, а постоянный магнит 4 расположенного между ними так, что один полюс (N) соприкасается с концевой частью элемента 1, а второй (S) - с концевой частью элемента 2. Элемент 2 охватывает элемент 1 с образованием равномерного зазора. Электромагнитная катушка 3 размещена на элементе 1 с возможностью перемещения по нему и соединена поводком 7 с осью вращения 6. При прохождении постоянного тока через катушку 3 он начинает взаимодействовать с магнитным полем В, которое индуцировано постоянным магнитом 4 в зазоре между элементами 1 и 2 магнитопровода, вследствие чего возникает сила F, действующая на электромагнитную катушку 3. Так как катушка 3 посредством поводка 7 жестко связана с осью 6, то на оси 6 возникает вращающий момент. Направление и сила этого момента зависит от направления и величины силы F, которые в свою очередь зависят от направления и силы тока в катушке. Включая или выключая ток, а также меняя его силу и направление можно управлять вращением оси, либо задавать на ней необходимый момент. Угол показывает текущее положение оси и может изменяться от 0 до max.

На фиг.3 представлен вариант реализации двигателя, у которого магнитная система состоит из двух постоянных магнитов 4 и 5 и магнитопровода, состоящего из внешнего элемента 2, образующего в поперечном сечении замкнутый контур, и внутреннего разомкнутого элемента 1, который своими концами опирается на одноименные полюса N постоянных магнитов 4 и 5, другие полюса S которых примыкают к элементу 2 магнитопровода. Элемент 8, изготовленный из немагнитного материала, обеспечивает взаимное позиционирование всех элементов магнитной системы (фиг.1 - один элемент 8, на фиг.3 - их два). Элемент 1 вставлен своими концами в отверстия, выполненные в элементах 8 для обеспечения его контакта с полюсами N постоянных магнитов 4 и 5.

Элементы 1 и 2 магнитопровода выполнены в виде трех коаксиальных цилиндров 9, 10 и 11, разомкнутых по образующей с образованием поперечного сечения С-образной (подковообразной) формы, каждый последующий из которых охватывает предыдущий. Внешний элемент 2 выполнен из двух цилиндров 9 и 11, соединенных между собой по концевым частям 12 и охватывающих эквидистантно внутренний цилиндр 10 - элемент 1 с размещенной на нем электромагнитной катушкой 3. В данной конструкции активные поверхности элементов 1 и 2 магнитопровода имеют форму цилиндрических поверхностей, расположенных концентрично оси вращения 6. Эта конструкция выполнена симметричной относительно оси вращения 6, совпадающей в данном случае с осью симметрии двигателя, а постоянные магниты 4 и 5 расположены со стороны концевых частей 12 элемента 2. Электромагнитная катушка 3 надета на внутренний элемент 1 (цилиндр 10) с зазором и имеет возможность перемещаться вдоль него. Цилиндр 10 определяет круговую форму траектории движения катушки. С помощью поводка 7 электромагнитная катушка 3 жестко связана с осью вращения 6, при этом поводок 7 обеспечивает точное позиционирование катушки 3 относительно элементов магнитопровода.

Следующий вариант, изображенный на фиг.4, имеет подобный состав деталей. На фиг.5 этот двигатель изображен на стадии сборки для лучшего восприятия конструкции отдельных деталей. Его отличает компоновка магнитопровода и форма элементов. Элемент 13, изготовленный из немагнитного материала, обеспечивает взаимное позиционирование всех элементов магнитной системы, которая выполнена в виде трех кольцевых пластин 14, 15 и 16 С-образной формы (подковообразной формы), расположенных в параллельных плоскостях и которые перпендикулярны оси вращения 6. Для контактирования пластины 14 с постоянными магнитами 4 и 5 ее концы вставлены в отверстия, выполненные в элементах 13.

Магнитопровод так же, как и в предыдущем случае, содержит внешний замкнутый элемент 2, образованный пластинами 15 и 16, соединенными между собой по концам 17, и разомкнутый внутренний элемент 1 - кольцевую пластину 14, на которую надета катушка 3. В данной конструкции ось 6 неподвижна относительно магнитопровода, на нее крепится подвижный поводок 7 с электромагнитной катушкой 3.

Рассмотренные варианты исполнения двигателя реализуют поставленную задачу. Однако внешний элемент 2 магнитопровода относительно сложен в изготовлении, представляет трудность точного позиционирования элементов магнитной системы между собой. Это требует увеличения размеров элемента 13, что приводит к уменьшению рабочего угла двигателя. Между боковыми гранями постоянных магнитов, которые не контактируют с элементами магнитопровода, и элементами магнитопровода образуется мост, наличие которого ведет к уменьшению магнитной индукции в рабочей области. Для борьбы с этим явлением необходимы экраны, либо увеличение воздушного зазора, что влечет за собой увеличение габаритных размеров всего устройства. Этих недостатков лишены варианты двигателя, приведенные ниже.

Двигатель, отличающийся максимальной компактностью, изображен на фиг.6 и 7. Магнитопровод состоит из двух идентичных элементов 1 и 2, выполненных в виде кольцевых пластин (колец) 18 и 19, между которыми расположен один постоянный магнит 4. Элемент 20 выполнен из немагнитного материала и служит для взаимного позиционирования частей магнитной системы. Крепежные элементы 21 также изготавливаются из немагнитного материала и служат для соединения элементов магнитопровода и корпуса 22, в который входит подшипниковый узел. Ось вращения 6 выполнена заодно с поводком 7, к которому крепится электромагнитная катушка 3, надетая на элемент 1 магнитопровода. Приведенная конструкция помимо компактности отличается простотой и технологичностью.

Следующая конструкция (фиг.8) развивает вариант исполнения, представленный на фиг.6. На фиг.9 этот вариант двигателя показан в разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения 6 и ось симметрии поводка 7 в положении, как это изображено на фиг.8. Для повышения КПД в конструкцию двигателя введены второй постоянный магнит 5 и дополнительный элемент 23 магнитопровода, выполненный в форме кольцевой пластины, идентичной пластинам 18 и 19. Второй постоянный магнит 5 установлен между кольцевыми пластинами 19 и 23 зеркально первому постоянному магниту 4, расположенному между кольцевыми пластинами 18 и 19. Постоянные магниты ориентированы таким образом, что их одноименные полюса примыкают к среднему элементу 1 - кольцевой пластине 19 магнитопровода.

На фиг.10 показан следующий вариант двигателя, на фиг.11 он показан в разрезе. В данном устройстве имеются две идентичные катушки 3 и 24, которые соединены между собой. Токи I1 и I 2 в катушках 3 и 24 направлены таким образом, что, если в первой катушке 3 он протекает по часовой стрелке в плоскости чертежа, то во второй - 24 он имеет обратное направление. При этом на участках катушек, находящихся между элементами магнитопровода, направление токов совпадает, соответственно и силы, возникающие в обеих катушках, совпадают по направлению и создают суммарный момент на оси 6.

В тех случаях, когда элемент 1 магнитопровода, на который надета катушка, выполнен замкнутым, например, в виде кольцевой пластины (кольца), электромагнитную катушку требуется наматывать непосредственно на магнитопроводе, для чего необходимо иметь специальное намоточное оборудование.

Для исключения этой процедуры или, если такое оборудование отсутствует, предлагается вариант двигателя, в котором элемент 1 магнитопровода выполняют разомкнутым подковообразной формы (фиг.12 и фиг.13). На этот разомкнутый элемент 1 можно надеть заранее изготовленную катушку. К концам этого элемента 1 магнитопровода примыкают одноименными полюсами два кольцевых постоянных магнита 4 и 5, которые намагничены коаксиально, т.е. они имеют форму цилиндров, торцы которых формируют полюса. Вся магнитная система соединяется крепежными элементами 21, которые изготовлены из немагнитного материала. Корпус 22 также изготовлен из немагнитного материала, в нем имеется подшипник, в котором вращается ось 6, выполненная заодно с поводком 7, к которому крепится катушка 3.

Полезная модель в заявленных вариантах исполнения может применяться в качестве моментного двигателя с большим рабочим углом и по этой характеристике существенно превосходит аналоги.

1. Магнитоэлектрический двигатель постоянного тока, содержащий магнитопровод, состоящий по меньшей мере из двух элементов, выполненных изогнутыми с формированием части круговой траектории движения электромагнитной катушки, которая охватывает один из этих элементов, размещена с возможностью перемещения вдоль него и кинематически связана с осью вращения, и по меньшей мере один постоянный магнит, расположенный между элементами со стороны их концов так, что один полюс контактирует с одним элементом, а другой - с другим.

2. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы магнитопровода расположены эквидистантно друг другу.

3. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен кинематически связанной с электромагнитной катушкой осью вращения, совмещенной с центральной осью симметрии магнитоэлектрического двигателя.

4. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде вставленных друг в друга коаксиальных цилиндров, выполненных разомкнутыми с образованием поперечного сечения С-образной формы, а постоянный магнит расположен между ними так, что один полюс контактирует с концевой частью одного элемента, а другой - с близлежащей концевой частью другого.

5. Магнитоэлектрический двигатель по п.4, отличающийся тем, что он снабжен вторым постоянным магнитом, контактирующим со вторыми концевыми частями элементов так, что каждый из элементов контактирует своими концевыми частями с одноименными полюсами магнитов.

6. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде вставленных друг в друга трех коаксиальных цилиндров, выполненных разомкнутыми с образованием поперечного сечения С-образной формы, причем один из элементов выполнен из двух цилиндров, соединенных между собой по концевым частям и образующих в поперечном сечении замкнутый контур, охватывающий эквидистантно третий цилиндр с размещенной на нем электромагнитной катушкой, образующий первый элемент, соединенный со вторым элементом через по крайней мере один постоянный магнит так, что один полюс постоянного магнита контактирует с первым элементом в месте соединения его концевых частей, а другой - с близлежащей концевой частью второго элемента.

7. Магнитоэлектрический двигатель по п.6, отличающийся тем, что он снабжен вторым постоянным магнитом, соединенным со второй концевой частью первого элемента полюсом, одноименным с полюсом первого постоянного магнита, контактирующего с его первой концевой частью, а вторым полюсом контактирующего с второй концевой частью второго элемента.

8. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде параллельных кольцевых пластин, расположенных коаксиально друг другу, на одной из которых размещена электромагнитная катушка, а постоянный магнит расположен между ними.

9. Магнитоэлектрический двигатель по п.8, отличающийся тем, что ось плоских параллельных кольцевых пластин совмещена с центральной осью симметрии магнитоэлектрического двигателя.

10. Магнитоэлектрический двигатель по п.1 или 9, отличающийся тем, что элементы магнитопровода выполнены в виде параллельных кольцевых пластин, по меньшей мере одна из которых выполнена разомкнутой С-образной формы и на ней размещена электромагнитная катушка.

11. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде расположенных коаксиально трех разомкнутых параллельных кольцевых пластин С-образной формы, средняя из которых образует первый элемент, на котором размещена электромагнитная катушка, а две другие соединены между собой по концам и образуют второй элемент, охватывающий эквидистантно первый элемент, который контактирует с ним через по крайней мере один постоянный магнит так, что один его полюс контактирует с концом первого элемента, а другой - со вторым элементом в месте соединения его концов.

12. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде расположенных коаксиально трех параллельных кольцевых пластин, средняя из которых образует первый элемент, на котором размещена электромагнитная катушка, а две другие образуют второй и третий элементы и снабжен вторым постоянным магнитом, установленным между первым и третьим элементами зеркально относительно первого элемента первому постоянному магниту, установленному между первым и вторым элементами.

13. Магнитоэлектрический двигатель по п.1 или 8, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере второй электромагнитной катушкой, размещенной на втором элементе с возможностью перемещения вдоль него.

14. Магнитоэлектрический двигатель по п.13, отличающийся тем, что вторая электромагнитная катушка кинематически связана с центральной осью вращения.

15. Магнитоэлектрический двигатель по п.13, отличающийся тем, что электромагнитные катушки установлены с возможностью встречного направления токов в них.

poleznayamodel.ru

Магнитоэлектрический двигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при конвертировании электродвигателей постоянного тока. Предлагаемый магнитоэлектрический двигатель содержит корпус, закрытый передней и задней крышками, клеммовую коробку, внутри корпуса соосно друг другу установлены ведущий и ведомый валы, свободный конец последнего пропущен в отверстие передней крышки. Оба вала связаны между собой посредством муфты, соединенной с ручкой управления. Внутри корпуса размещено несколько усилительных элементов, одинаковых по конструкции и связанных с ведущим валом. Каждый усилительный элемент содержит постоянный магнит, выполненный в виде прямоугольного бруска и установленный вертикально. Внутри магнита выполнены верхний и нижний вертикальные каналы. Каждый усилительный элемент содержит также электромагнитодинамический линейный двигатель, обмотки которого соединены с клеммами клеммовой коробки, зубчатую шестерню, закрепленную на ведущем валу и размещенную в круглом корпусе. Верхний и нижний вертикальные каналы магнита, электромагнитодинамический линейный двигатель и круглый корпус зубчатой шестерни соединены последовательно между собой посредством трубопроводов и все они заполнены стальными шариками. Технический результат - обеспечение экономичного расходования электроэнергии и повышение крутящего момента на ведомом валу за счет использования энергии постоянных магнитов. 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может найти применение в качестве электродвигателя постоянного тока.

Известно фоническое колесо, изготовленное из немагнитного материала, установленное вертикально на оси, по окружности которого на равном расстоянии друг от друга закреплены металлические выступы. В нижней части колеса установлены два электромагнита с сердечниками П-образной формы. Камертон включен в цепь электромагнитов. /И.И.Артоболевский, Механизмы в современной технике, изд.2, 6-7 т, М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981, с.33, №3427/.

Недостатками известного фонического колеса являются небольшая частота вращения, невысокая мощность на валу, необходимость в наличии устройства привода камертона.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией фонического колеса.

Известен также роликовый мотор, содержащий корпус, вертикальную ось, закрепленную на корпусе, ролик, установленный свободно на оси, выполненный из немагнитного материала, на боковой поверхности которого закреплены постоянные магниты, установленные через 90 градусов один от другого и повернутые одноименными полюсами в сторону от оси вращения. Электромагнит, установленный горизонтально, продольная ось которого проходит через ось вращения ролика и соосна продольной оси каждого из магнитов ролика, повернут к магнитам ролика одноименным полюсом, устройство для предварительного раскручивания ролика.

(http://www.master.ru/rolez.htm)

Недостатками известного роликового мотора являются небольшая мощность, малый крутящий момент, необходимость в механизме предварительного раскручивания.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией роликового мотора. Известный роликовый мотор, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик роликового мотора.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что ролик с магнитами, вертикальная ось и электромагнит заменены ведущим и ведомым валами, причем задний конец ведущего вала установлен в подшипнике задней крышки, а передний конец вставлен в торец ведомого вала, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, причем оба вала связаны друг о другом посредством муфты, которая кинематически соединена с ручкой управления, установленной снаружи корпуса, несколькими усилительными элементами, одинаковыми по конструкции, связанных с ведущим валом, 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 электромагнитодинамический 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 электромагнитодинамического 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 электромагнитодинамического 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 электромагнитодинамического линейного двигателя, круглый корпус зубчатой шестерни заполнены стальными шариками, контактирующими друг с другом и с щетками электромагнитодинамического линейного двигателя, причем каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток, а все трубопроводы выполнены из немагнитного материала.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид магнитоэлектрического двигателя, на фиг.2 - вид сзади на магнитоэлектрический двигатель, на фиг.5 - вид спереди на магнитоэлектрический двигатель, на фиг.4 - расположение узлов внутри корпуса магнитоэлектрического двигателя, на фиг.5 - схема усилительного элемента магнитоэлектрического двигателя, на фиг.6 - картина магнитного поля прямоугольного магнита, на фиг.7 - устройство электромагнитодинамического двигателя, на фиг.8 - схема работы усилительного элемента.

Магнитоэлектрический двигатель содержит корпус 1, закрытый передней 2 и задней 3 крышками и имеющий опорную плиту 4. Внутри корпуса размещено несколько усилительных элементов 5, одинаковых по конструкции, ведущий вал 6, один конец которого установлен в подшипнике задней крышки, а другой вставлен в торец ведомого вала 7, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки. На заднем конце ведомого вала закреплена ведомая полумуфта 8, взаимодействующая с ведущей полумуфтой 9, которая установлена на шлицах ведущего вала с возможностью продольного перемещения и кинематически связана с ручкой управления 10. Каждый усилительный элемент содержит постоянный магнит 11, выполненный в форме прямоугольного бруска, установленного вертикально, внутри которого выполнены верхний 12 и нижний 13 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 или вовсе отсутствует. Каждый усилительный элемент имеет электромагнитодинамический двигатель 14, состоящий из С-образного постоянного магнита 15, между полюсами которого установлена электроизоляционная трубка 16, имеющая сквозные соосные пазы, в которые вставлены две щетки 17, одна напротив другой, подключенные к клеммам клеммовой коробки 18. Выходное отверстие верхнего вертикального канала соединено трубопроводом 19 с входным отверстием электроизоляционной трубки электромагнитодинамического двигателя, а входное отверстие упомянутого канала трубопроводом 20 соединено с выходным отверстием нижнего вертикального канала. Зубчатая шестерня 21 усилительного элемента закреплена на ведущем валу и размещена в круглом корпусе 22, входное отверстие которого трубопроводом 25 соединено с выходным отверстием электроизоляционной трубки электромагнитодинамического двигателя, а выходное отверстие круглого корпуса трубопроводом 24 соединено с входным отверстием нижнего вертикального канала. Все трубопроводы, электроизоляционная трубка, круглый корпус, верхний и нижний вертикальные каналы заполнены стальными шариками 25, контактирующими друг с другом и с щетками электромагнитодинамического двигателя. Чтобы предотвратить действие электрического тока на шарики, находящиеся вне зоны электроизоляционной трубки электромагнитодинамического двигателя, каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток.

Работа магнитоэлектрического двигателя.

Перед включением магнитоэлектрического двигателя необходимо ручкой управления 10 выключить муфту и разъединить ведущий 6 и ведомый 7 валы. После включения электромагнитодинамического двигателя 14 постоянный ток I поступает на щетки 17, при этом щетки должны касаться одновременно не менее четырех шариков 25. Электрический ток проходит через шарики 25, находящиеся в магнитном поле С-образного магнита 15 и на них действует возникающая динамическая сила F, заставляя их перемещаться со скоростью V и через зубья шестерни 21 вращать ведущий вал 6 с небольшой скоростью. Если посмотреть на фиг.6, где представлена картина магнитного поля магнита 11, то видно, что магнитное поле сосредоточено на полюсах, а в средней части, на фиг.6 показано пунктирными линиями, оно вовсе отсутствует. Поэтому при движении шариков 25 при подходе их к верхнему 12 и нижнему 13 вертикальным каналам они, под действием магнитного поля, с ускорением втягиваются внутрь магнита 11 с силами F1 и F2. Те шарики 25, которые находятся в средней части магнита, будут беспрепятственно выходить из него и двигаться дальше по трубопроводам 19, 20. В результате непрерывного воздействия магнитного поля магнита 11 скорость движения шариков 25 будет возрастать, а крутящий момент будет определяться равнодействующей силой Fp. Как только зубчатая шестерня 21 и вместе с ней ведущий вал 6 достигнут максимальной частоты вращения и максимального вращающего момента поворачивается ручка управления 10. Ведущая полумуфта 9 прижимается к ведомой полумуфте 8 и ведомый вал 7 начинает вращаться и приводить в движение механизм, который с ним соединен. Частота вращения ведомого вала 7 и ведущего вала 6 может изменяться в ту или иную сторону при увеличении или уменьшении тока, подаваемого на щетки 17 электромагнитодинамического двигателя. Магнитоэлектрический двигатель не реверсивный и не может вращаться в противоположную сторону. Для его остановки необходимо прекратить подачу электрического тока на щетки 17 электромагнитодинамического двигателя и после остановки ведущего вала 6 отключить муфту. Таким образом, при работе предлагаемого двигателя кроме энергии электрического тока для вращения ведомого вала 7 используется энергия магнитного поля. Все усилительные элементы 5 работают одинаково и одновременно. Для того, чтобы мощность на обоих валах была максимальной, магниты 11 должны иметь большую магнитную напряженность и быть изготовленными из сплавов, в которые входят редкоземельные элементы.

Технический результат: экономия электроэнергии, экономия цветных и черных металлов, возможность за счет небольших затрат получить большую мощность.

Магнитоэлектрический двигатель, содержащий корпус, закрытый передней и задней кризами, валы, установленные внутри корпуса, клеммовую коробку, отличающийся тем, что задний конец ведущего вала установлен в подлиннике задней крышки, а передний конец вставлен в торец ведомого вала, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, 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 электромагдитодинамический 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 электромагнитодинамического 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 электромагнитодинамического 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 электромагнитодинамического линейного двигателя, круглый корпус зубчатой шестерни заполнены стальными шариками, контактирующими друг с другом и с щетками электромагнитодинамического линейного двигателя, причем каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток, а все трубопроводы выполнены из немагнитного материала.

www.findpatent.ru

 

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе, автоматических системах управления и т.д. Согласно полезной модели магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов; между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток. Повышается равномерность крутящего момента на валу магнитоэлектрического двигателя и, соответственно, равномерность вращения ротора.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе, автоматических системах управления и т.д.

Известен магнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий два статора с тороидальными магнитопроводами и катушечными обмотками, дисковый ротор с постоянными магнитами с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, подшипники с внешними и внутренними кольцами и вал ротора, при этом один из статоров жестко укреплен в корпусе; двигатель снабжен вторым дисковым ротором с валом, аналогичным первому ротору, неподвижной полой осью со ступицей и регулировочными кольцами, при этом роторы расположены соосно и установлены с возможностью взаимного вращения, валы роторов выполнены полыми и размещены на внешних кольцах подшипников, которые с двух концов надеты на неподвижную полую ось, первый из статоров неподвижно укреплен на ступице полой оси, а второй статор установлен с возможностью разворота относительно первого, регулировочные кольца размещены на неподвижной оси между торцевыми поверхностями ступицы и внутренними кольцами подшипников; тороидальные магнитопроводы выполнены с трапецеидальными зубцами и ярмом, причем высота ярма превышает высоту зубцов на две высоты обмотки статора, SU 1775807 A1.

Основным недостатком данного двигателя является так называемое «запинание» ротора вследствие взаимного притяжения зубцов статора и постоянных магнитов ротора.

Известен также магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенным на другом диске ротора, статор представляет собой пластину в виде диска и размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора; статор имеет множество расходящихся веером по кругу спиц с прорезями; кольцевые обмотки размещены в указанных спицах; для фиксации обмоток статора служат внутренние и внешние кольца, CN 101951106 (A).

Данный двигатель принят в качестве прототипа настоящей полезной модели.

Его недостатком является неравномерность крутящего момента на валу двигателя и вызываемая этим неравномерность вращения ротора. Это объясняется тем, что максимальное взаимодействие магнитного поля обмотки статора и постоянного магнита ротора имеет место при совпадении осей симметрии кольцевой обмотки и магнита. При изменении взаимного положения указанных осей друг относительно друга это взаимодействие уменьшается.

Задачей настоящей полезной модели является повышение равномерности крутящего момента на валу магнитоэлектрического двигателя и, соответственно, равномерности вращения ротора.

Согласно полезной модели магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов; между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию «Новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено;

на фиг.1 - элементы двигателя в аксонометрии;

на фиг.2 - схематическое изображение ротора и статора двигателя, вариант по п.1 формулы изобретения, вид сбоку;

на фиг.3 - разрез А-А и с фиг.2;

на фиг.4 - смежные кольцевые обмотки статора, сопряженные друг с другом в аксонометрии, (модуль) вариант по п.1 формулы изобретения

на фиг.5 - смежные кольцевые обмотки статора, вид в плане по фиг.5;

на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.5;

нафиг.7 - то же, что на фиг.2, вариант по п.2 формулы изобретения;

на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7

на фиг.9 - то же, что на фиг.4, вариант по п.2 формулы изобретения;

на фиг.10 - вид в плане по фиг.9;

на фиг.11 - разрез Г-Г на фиг.10;

Магнитоэлектрический двигатель включает ротор, выполненный из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков 1 и 2.

На диске 1 закреплен кольцеобразный ряд 3 постоянных магнитов с чередующейся полярностью, на диске 2 размещен такой же ряд 4 постоянных магнитов. Полюсы постоянных магнитов ряда 3 обращены к противоположным полюсам магнитов ряда 4.

Статор двигателя выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин 5 и 6 и размещен между дисками 1 и 2 с зазором относительно вала 7. Статор снабжен кольцевыми обмотками 8 в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны 9 которых расположены радиально относительно оси вращения ротора. Участки 10 и 11 кольцевых обмоток 8 в основаниях трапеций выгнуты по дуге, при этом кольцевые обмотки 8, расположенные на пластине 5 статора, вставлены в кольцевые обмотки 8 на пластине 6 статора (фиг.4, 9) и залиты эпоксидным компаундом с образованием единых модулей; расстояние l между участками 10, 11 кольцевых обмоток 8 превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов. Кольцевые обмотки на пластине 5 статора последовательно соединены между собой. Так же соединены между собой кольцевые обмотки на пластине 6.

В варианте по фиг.7-11 между кольцевыми обмотками 8 статора размещены дополнительные кольцевые обмотки 12 в форме равнобедренной трапеции. Боковые стороны 13 обмоток 12 расположены в одной плоскости с боковыми сторонами 9 обмоток 8. Обмотки 12 последовательно соединены между собой.

Магнитоэлектрический двигатель работает следующим образом. В варианте по п.1 формулы полезной модели при подаче переменного электрического тока на обмотки 8 со сдвигом фаз на 90° между током в обмотках на пластине 5 и током в обмотках на пластине 6 (двухфазный ток) или в варианте по п.2 формулы полезной модели со сдвигом фаз на 120° между обмотками 8 на пластине 5, обмотками 12 и обмотками 8 на пластине 6 (трехфазный ток) происходит взаимодействие между магнитными полями рядов 3 и 4 постоянных магнитов и магнитными полями, создаваемыми за счет протекания электрического тока в обмотках статора. В результате возникает крутящий момент, обеспечивающий вращение вала 7 двигателя.

Максимальное взаимодействие магнитного поля обмоток статора с постоянными магнитами ротора происходит при совпадении осей симметрии обмоток статора и магнитов ротора.

Поскольку кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с некоторым сдвигом по окружности, увеличивается число совпадений указанных выше осей обмоток статора с осями симметрии обмоток ротора в каждом модуле в два или, в варианте по п.2 формулы полезной модели, в три раза (в сравнении с прототипом), что обусловливает повышение равномерности крутящего момента на валу двигателя и более плавную его работу.

Благодаря реализации отличительных признаков независимого пункта формулы полезной модели достигается технический результат - максимальное взаимодействие магнитного поля кольцевых обмоток статора с постоянными магнитами ротора происходит в два раза чаще в сравнении с прототипом, поскольку ось симметрии постоянного магнита поочередно совпадает сначала с осями симметрии кольцевых обмоток на одной из пластин статора, а затем с осями симметрии смежных кольцевых обмоток, расположенных на другой пластине статора, что сглаживает неравномерность момента на валу двигателя. Реализация отличительных признаков зависимого пункта формулы полезной модели обеспечивает дополнительное повышение равномерности момента на валу двигателя.

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».

1. Магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, отличающийся тем, что статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов.

2. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток.

poleznayamodel.ru

 

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе, автоматических системах управления и т.д. В магнитоэлектрическом двигателе, ротор которого содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, а статор содержит две параллельных друг другу пластины, между которыми размещены обмотки статора, пластины статора снабжены сердечниками из электротехнической стали, на которых размещены обмотки статора, сердечники выполнены в виде колец, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены выступы, ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита, выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины С постоянного магнита, при этом диск ротора размещен между сердечниками обмоток статора. Увеличивается мощность двигателя при сохранении его габаритов.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе, автоматических системах управления и т.д.

Известен магнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий два статора с тороидальными магнитопроводами и катушечными обмотками, дисковый ротор с постоянными магнитами с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, подшипники с внешними и внутренними кольцами и вал ротора, при этом один из статоров жестко укреплен в корпусе; двигатель снабжен вторым дисковым ротором с валом, аналогичным первому ротору, неподвижной полой осью со ступицей и регулировочными кольцами, при этом роторы расположены соосно и установлены с возможностью взаимного вращения, валы роторов выполнены полыми и размещены на внешних кольцах подшипников, которые с двух концов надеты на неподвижную полую ось, первый из статоров неподвижно укреплен на ступице полой оси, а второй статор установлен с возможностью разворота относительно первого, регулировочные кольца размещены на неподвижной оси между торцевыми поверхностями ступицы и внутренними кольцами подшипников; тороидальные магнитопроводы выполнены с трапецеидальными зубцами и ярмом, причем высота ярма превышает высоту зубцов на две высоты обмотки статора, SU 1775807 А1.

Основным недостатком данного двигателя является так называемое «залипание» ротора вследствие взаимного притяжения зубцов статора и постоянных магнитов ротора.

Известен также магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенным на другом диске ротора, статор представляет собой пластину в виде диска и размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора; статор имеет множество расходящихся веером по кругу спиц с прорезями; кольцевые обмотки размещены в указанных спицах; для фиксации обмоток статора служат внутренние и внешние кольца, CN 101951106(A).

Его недостатком является неравномерность крутящего момента на валу двигателя и вызываемая этим неравномерность вращения ротора. Это объясняется тем, что максимальное взаимодействие магнитного поля обмотки статора и постоянного магнита ротора имеет место при совпадении осей симметрии кольцевой обмотки и магнита. При изменении взаимного положения указанных осей друг относительно друга это взаимодействие уменьшается.

Известен магнитоэлектрический двигатель, ротор которого содержит закрепленные на валу параллельные друг другу диски, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов; между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток, RU121404U1.

Данный двигатель принят в качестве прототипа настоящей полезной модели.

Недостатком прототипа является большое расстояние между полюсами противоположных постоянных магнитов, размещенных на дисках ротора. В связи с этим напряженность магнитного поля в зазоре, где размещены обмотки статора резко уменьшается в зависимости от ширины этого зазора, которая определяется шириной статора. В результате падает мощность двигателя.

Задачей настоящей полезной модели является увеличение мощности двигателя при сохранении его габаритов.

Согласно полезной модели магнитоэлектрический двигатель, ротор которого содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, а статор содержит две параллельных друг другу пластины, между которыми размещены обмотки статора, пластины статора снабжены сердечниками из электротехнической стали, на которых размещены обмотки статора, сердечники выполнены в виде колец, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены выступы, ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита, выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины С постоянного магнита, при этом диск ротора размещен между сердечниками обмоток статора.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию «Новизна».

Реализация отличительных признаков полезной модели обеспечивает важный технический результат, состоящий в следующем. В настоящей полезной модели напряженность магнитного поля, влияющая на мощность двигателя, определяется суммарной величиной зазоров между постоянными магнитами ротора и выступами сердечников обмоток статора. Каждый из этих зазоров может не превышать 0,5 мм и зависит исключительно от точности изготовления и сборки механических элементов двигателя.

В устройстве-прототипе величина зазора, определяющего напряженность магнитного поля, зависит от толщины размещенных в этом зазоре обмоток статора и составляет, практически, не менее 10 мм.

Заявленное техническое решение позволяет уменьшить зазор, определяющий напряженность магнитного поля не менее чем в 10 раз и тем самым резко увеличить мощность магнитоэлектрического двигателя при сохранении его габаритов.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - вид спереди;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - фрагмент сердечника обмоток статора в аксонометрии.

Магнитоэлектрический двигатель включает ротор, содержащий закрепленный на валу 1 диск 2, выполненный из дюралюминия. На диске 2 размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов 3 прямоугольной формы с чередующейся полярностью (фиг.1). Магниты 3 расположены эквидистантно относительно друг друга. Статор двигателя содержит две параллельные пластины 4, 5, выполненные из немагнитного материала, в частности, алюминиевого сплава. Пластины 4, 5 сопряжены с валом 1 посредством подшипников 6, 7. На пластинах 4, 5 статора укреплены сердечники из электротехнической стали, выполненные в виде двух колец 8, 9, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены, например, путем фрезерования, выступы 10, 11, соответственно. Ширина В каждого выступа составляет половину ширины С постоянного магнита 3. Выступы 10 на кольце 8 смещены относительно выступов 11 на кольце 9 на половину ширины постоянного магнита 3 (С/2). Промежутки между постоянными магнитами 3 заполнены эпоксидным компаундом 12. По периферии постоянные магниты 3 стянуты бандажной лентой 13. На сердечниках из электротехнической стали размещены обмотки 14 статора. В приведенном на чертежах примере обмотки 14 размещены на выступах 10, 11 сердечников, возможно также размещение обмоток 14 на сердечниках между выступами 10, 11, однако последнее несколько сложнее в технологическом отношении. Обмотки 14 соединены между собой последовательно.

Магнитоэлектрический двигатель работает следующим образом. При подаче переменного электрического тока на обмотки 14 статора происходит взаимодействие между магнитными полями постоянных магнитов 3 и магнитными полями, создаваемыми за счет протекания электрического тока в обмотках 14. В результате возникает крутящий момент, обеспечивающий вращение вала 1 ротора. Так как сердечники представляют собой единые элементы - кольца с выступами, и поверхности выступов обработаны за одну установку сердечника и обрабатывающего инструмента, поверхности выступов каждого сердечника находятся строго в одной плоскости. Вследствие этого обеспечивается минимальный и равномерный зазор между сердечниками обмоток статора и поверхностями постоянных магнитов 3. Поскольку ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита ротора и выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины постоянного магнита, исключается эффект «залипания ротора», который затрудняет пуск двигателя и является причиной шума при его работе. Это объясняется тем, что магнитное поле сердечников, укрепленных на пластине 4 статора, уравновешивает магнитное поле сердечников, находящихся на пластине 5 статора. В результате при любом положении ротора суммарная составляющая действующих на него сил, практически, равна нулю.

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».

Магнитоэлектрический двигатель, ротор которого содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, а статор содержит две параллельные друг другу пластины, между которыми размещены обмотки статора, отличающийся тем, что пластины статора снабжены сердечниками из электротехнической стали, на которых размещены обмотки статора, сердечники выполнены в виде колец, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены выступы, ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита, выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины С постоянного магнита, при этом диск ротора размещен между сердечниками обмоток статора.

poleznayamodel.ru

магнитоэлектрический двигатель - патент РФ 2515999

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе автоматических системах управления и т.д. Технический результат заключается в увеличении мощности двигателя при сохранении его габаритов. В магнитоэлектрическом двигателе ротор содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью. Статор содержит две параллельных друг другу пластины, между которыми размещены обмотки статора. Пластины статора снабжены сердечниками из электротехнической стали, на которых размещены обмотки статора. Сердечники выполнены в виде колец, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены выступы. Ширина B выступа составляет половину ширины C постоянного магнита. Выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины C постоянного магнита. Диск ротора размещен между сердечниками обмоток статора. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2515999

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе, автоматических системах управления и т.д.

Известен магнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий два статора с тороидальными магнитопроводами и катушечными обмотками, дисковый ротор с постоянными магнитами с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, подшипники с внешними и внутренними кольцами и вал ротора, при этом один из статоров жестко укреплен в корпусе; двигатель снабжен вторым дисковым ротором с валом, аналогичным первому ротору, неподвижной полой осью со ступицей и регулировочными кольцами, при этом роторы расположены соосно и установлены с возможностью взаимного вращения, валы роторов выполнены полыми и размещены на внешних кольцах подшипников, которые с двух концов надеты на неподвижную полую ось, первый из статоров неподвижно укреплен на ступице полой оси, а второй статор установлен с возможностью разворота относительно первого, регулировочные кольца размещены на неподвижной оси между торцевыми поверхностями ступицы и внутренними кольцами подшипников; тороидальные магнитопроводы выполнены с трапецеидальными зубцами и ярмом, причем высота ярма превышает высоту зубцов на две высоты обмотки статора, SU 1775807 A1.

Основным недостатком данного двигателя является так называемое «залипание» ротора вследствие взаимного притяжения зубцов статора и постоянных магнитов ротора.

Известен также магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенным на другом диске ротора, статор представляет собой пластину в виде диска и размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора; статор имеет множество расходящихся веером по кругу спиц с прорезями; кольцевые обмотки размещены в указанных спицах; для фиксации обмоток статора служат внутренние и внешние кольца, CN 101951106 (A).

Его недостатком является неравномерность крутящего момента на валу двигателя и вызываемая этим неравномерность вращения ротора. Это объясняется тем, что максимальное взаимодействие магнитного поля обмотки статора и постоянного магнита ротора имеет место при совпадении осей симметрии кольцевой обмотки и магнита. При изменении взаимного положения указанных осей друг относительно друга это взаимодействие уменьшается.

Известен магнитоэлектрический двигатель, ротор которого содержит закрепленные на валу параллельные друг другу диски, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов; между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток, RU 121404 U1.

Данный двигатель принят в качестве прототипа настоящего изобретения.

Недостатком прототипа является большое расстояние между полюсами противоположных постоянных магнитов, размещенных на дисках ротора. В связи с этим напряженность магнитного поля в зазоре, где размещены обмотки статора резко уменьшается в зависимости от ширины этого зазора, которая определяется шириной статора. В результате падает мощность двигателя.

Задачей настоящего изобретения является увеличение мощности двигателя при сохранении его габаритов.

Согласно изобретению магнитоэлектрический двигатель, ротор которого содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, а статор содержит две параллельных друг другу пластины, между которыми размещены обмотки статора, пластины статора снабжены сердечниками из электротехнической стали, на которых размещены обмотки статора, сердечники выполнены в виде колец, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены выступы, ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита, выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины С постоянного магнита, при этом диск ротора размещен между сердечниками обмоток статора.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию «Новизна».

Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает важный технический результат, состоящий в следующем. В настоящем изобретении напряженность магнитного поля, влияющая на мощность двигателя, определяется суммарной величиной зазоров между постоянными магнитами ротора и выступами сердечников обмоток статора. Каждый из этих зазоров может не превышать 0,5 мм и зависит исключительно от точности изготовления и сборки механических элементов двигателя.

В устройстве-прототипе величина зазора, определяющего напряженность магнитного поля, зависит от толщины размещенных в этом зазоре обмоток статора и составляет, практически, не менее 10 мм.

Заявленное техническое решение позволяет уменьшить зазор, определяющий напряженность магнитного поля не менее чем в 10 раз и тем самым резко увеличить мощность магнитоэлектрического двигателя при сохранении его габаритов.

Указанные выше обстоятельства определяют, по мнению заявителя, соответствие настоящего изобретения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - вид спереди;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - фрагмент сердечника обмоток статора в аксонометрии.

Магнитоэлектрический двигатель включает ротор, содержащий закрепленный на валу 1 диск 2, выполненный из дюралюминия. На диске 2 размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов 3 прямоугольной формы с чередующейся полярностью (фиг.1). Магниты 3 расположены эквидистантно относительно друг друга. Статор двигателя содержит две параллельные пластины 4, 5, выполненные из немагнитного материала, в частности, алюминиевого сплава. Пластины 4, 5 сопряжены с валом 1 посредством подшипников 6, 7. На пластинах 4, 5 статора укреплены сердечники из электротехнической стали, выполненные в виде двух колец 8, 9, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены, например, путем фрезерования, выступы 10, 11, соответственно. Ширина В каждого выступа составляет половину ширины С постоянного магнита 3. Выступы 10 на кольце 8 смещены относительно выступов 11 на кольце 9 на половину ширины постоянного магнита 3 (С/2). Промежутки между постоянными магнитами 3 заполнены эпоксидным компаундом 12. По периферии постоянные магниты 3 стянуты бандажной лентой 13. На сердечниках из электротехнической стали размещены обмотки 14 статора. В приведенном на чертежах примере обмотки 14 размещены на выступах 10, 11 сердечников, возможно также размещение обмоток 14 на сердечниках между выступами 10, 11, однако последнее несколько сложнее в технологическом отношении. Обмотки 14 соединены между собой последовательно.

Магнитоэлектрический двигатель работает следующим образом. При подаче переменного электрического тока на обмотки 14 статора происходит взаимодействие между магнитными полями постоянных магнитов 3 и магнитными полями, создаваемыми за счет протекания электрического тока в обмотках 14. В результате возникает крутящий момент, обеспечивающий вращение вала 1 ротора. Так как сердечники представляют собой единые элементы - кольца с выступами, и поверхности выступов обработаны за одну установку сердечника и обрабатывающего инструмента, поверхности выступов каждого сердечника находятся строго в одной плоскости. Вследствие этого обеспечивается минимальный и равномерный зазор между сердечниками обмоток статора и поверхностями постоянных магнитов 3. Поскольку ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита ротора и выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины постоянного магнита, исключается эффект «залипания ротора», который затрудняет пуск двигателя и является причиной шума при его работе. Это объясняется тем, что магнитное поле сердечников, укрепленных на пластине 4 статора, уравновешивает магнитное поле сердечников, находящихся на пластине 5 статора. В результате при любом положении ротора суммарная составляющая действующих на него сил, практически, равна нулю.

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Магнитоэлектрический двигатель, ротор которого содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, а статор содержит две параллельных друг другу пластины, между которыми размещены обмотки статора, отличающийся тем, что пластины статора снабжены сердечниками из электротехнической стали, на которых размещены обмотки статора, сердечники выполнены в виде колец, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены выступы, ширина В выступа составляет половину ширины С постоянного магнита, выступы одного из сердечников смещены по окружности относительно выступов другого сердечника на половину ширины С постоянного магнита, при этом диск ротора размещен между сердечниками обмоток статора.

www.freepatent.ru

Магнитоэлектрический двигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе автоматических системах управления и т.д. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении равномерности крутящего момента на валу магнитоэлектрического двигателя и, соответственно, равномерности вращения ротора. Предлагаемый магнитоэлектрический двигатель содержит ротор, выполненный из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора. Согласно изобретению, статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние 1 между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов ротора. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе, автоматических системах управления и т.д.

Известен магнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий два статора с тороидальными магнитопроводами и катушечными обмотками, дисковый ротор с постоянными магнитами с осевой намагниченностью и чередующейся полярностью, подшипники с внешними и внутренними кольцами и вал ротора, при этом один из статоров жестко укреплен в корпусе; двигатель снабжен вторым дисковым ротором с валом, аналогичным первому ротору, неподвижной полой осью со ступицей и регулировочными кольцами, при этом роторы расположены соосно и установлены с возможностью взаимного вращения, валы роторов выполнены полыми и размещены на внешних кольцах подшипников, которые с двух концов надеты на неподвижную полую ось, первый из статоров неподвижно укреплен на ступице полой оси, а второй статор установлен с возможностью разворота относительно первого, регулировочные кольца размещены на неподвижной оси между торцевыми поверхностями ступицы и внутренними кольцами подшипников; тороидальные магнитопроводы выполнены с трапецеидальными зубцами и ярмом, причем высота ярма превышает высоту зубцов на две высоты обмотки статора, SU 1775807 A1.

Основным недостатком данного двигателя является так называемое «залипание» ротора вследствие взаимного притяжения зубцов статора и постоянных магнитов ротора.

Известен также магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенным на другом диске ротора, статор представляет собой пластину в виде диска и размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора; статор имеет множество расходящихся веером по кругу спиц с прорезями; кольцевые обмотки размещены в указанных спицах; для фиксации обмоток статора служат внутренние и внешние кольца, CN 101951106(A).

Данный двигатель принят в качестве прототипа настоящего изобретения.

Его недостатком является неравномерность крутящего момента на валу двигателя и вызываемая этим неравномерность вращения ротора. Это объясняется тем, что максимальное взаимодействие магнитного поля обмотки статора и постоянного магнита ротора имеет место при совпадении осей симметрии кольцевой обмотки и магнита. При изменении взаимного положения указанных осей друг относительно друга это взаимодействие уменьшается.

Задачей настоящего изобретения является повышение равномерности крутящего момента на валу магнитоэлектрического двигателя и, соответственно, равномерности вращения ротора.

Согласно изобретению магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние / между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину Ъ кольцеобразного ряда постоянных магнитов; между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию «Новизна».

Благодаря реализации отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения максимальное взаимодействие магнитного поля кольцевых обмоток статора с постоянными магнитами ротора происходит в два раза чаще в сравнении с прототипом, поскольку ось симметрии постоянного магнита поочередно совпадает сначала с осями симметрии кольцевых обмоток на одной из пластин статора, а затем с осями симметрии смежных кольцевых обмоток, расположенных на другой пластине статора, что сглаживает неравномерность момента на валу двигателя. Реализация отличительных признаков зависимого пункта формулы изобретения обеспечивает дополнительное повышение равномерности момента на валу двигателя.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - элементы двигателя в аксонометрии;

на фиг.2 - схематическое изображение ротора и статора двигателя, вариант по п.1 формулы изобретения, вид сбоку;

на фиг.3 - разрез А-А и с фиг.2;

на фиг.4 - смежные кольцевые обмотки статора, сопряженные друг с другом в аксонометрии, (модуль) вариант по п.1 формулы изобретения

нафиг.5 - смежные кольцевые обмотки статора, вид в плане по фиг.5;

на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.5;

нафиг.7 - то же, что на фиг.2, вариант по п.2 формулы изобретения;

на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7

нафиг.9 - то же, что на фиг.4, вариант по п.2 формулы

изобретения;

на фиг.10 - вид в плане по фиг.9;

на фиг.11 - разрез Г-Г на фиг.10;

Магнитоэлектрический двигатель включает ротор, выполненный из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков 1 и 2.

На диске 1 закреплен кольцеобразный ряд 3 постоянных магнитов с чередующейся полярностью, на диске 2 размещен такой же ряд 4 постоянных магнитов. Полюсы постоянных магнитов ряда 3 обращены к противоположным полюсам магнитов ряда 4.

Статор двигателя выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин 5 и 6 и размещен между дисками 1 и 2 с зазором относительно вала 7. Статор снабжен кольцевыми обмотками 8 в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны 9 которых расположены радиально относительно оси вращения ротора. Участки 10 и 11 кольцевых обмоток 8 в основаниях трапеций выгнуты по дуге, при этом кольцевые обмотки 8, расположенные на пластине 5 статора, вставлены в кольцевые обмотки 8 на пластине 6 статора (фиг.4, 9) и залиты эпоксидным компаундом с образованием единых модулей; расстояние l между участками 10, 11 кольцевых обмоток 8 превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов. Кольцевые обмотки на пластине 5 статора последовательно соединены между собой. Так же соединены между собой кольцевые обмотки на пластине 6.

В варианте по фиг.7-11 между кольцевыми обмотками 8 статора размещены дополнительные кольцевые обмотки 12 в форме равнобедренной трапеции. Боковые стороны 13 обмоток 12 расположены в одной плоскости с боковыми сторонами 9 обмоток 8. Обмотки 12 последовательно соединены между собой.

Магнитоэлектрический двигатель работает следующим образом. В варианте по п.1 формулы изобретения при подаче переменного электрического тока на обмотки 8 со сдвигом фаз на 90° между током в обмотках на пластине 5 и током в обмотках на пластине 6 (двухфазный ток) или в варианте по п.2 формулы изобретения со сдвигом фаз на 120° между обмотками 8 на пластине 5, обмотками 12 и обмотками 8 на пластине 6 (трехфазный ток) происходит взаимодействие между магнитными полями рядов 3 и 4 постоянных магнитов и магнитными полями, создаваемыми за счет протекания электрического тока в обмотках статора. В результате возникает крутящий момент, обеспечивающий вращение вала 7 двигателя.

Максимальное взаимодействие магнитного поля обмоток статора с постоянными магнитами ротора происходит при совпадении осей симметрии обмоток статора и магнитов ротора.

Поскольку кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с некоторым сдвигом по окружности, увеличивается число совпадений указанных выше осей обмоток статора с осями симметрии обмоток ротора в каждом модуле в два или, в варианте по п.2 формулы изобретения, в три раза (в сравнении с прототипом), что обусловливает повышение равномерности крутящего момента на валу двигателя и более плавную его работу.

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

1. Магнитоэлектрический двигатель, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных друг другу дисков, на каждом из которых размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом полюсы постоянных магнитов, размещенных на одном из дисков ротора, обращены к противоположным полюсам магнитов, размещенных на другом диске ротора, статор размещен между дисками ротора с зазором относительно вала и снабжен кольцевыми обмотками в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, отличающийся тем, что статор выполнен в виде двух параллельных друг другу пластин, кольцевые обмотки размещены между пластинами, участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки одной пластины статора вставлены в кольцевые обмотки другой пластины статора с образованием модулей, причем расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов.

2. Магнитоэлектрический двигатель по п.1, отличающийся тем, что между кольцевыми обмотками статора размещена дополнительная плоская кольцевая обмотка в форме равнобедренной трапеции, боковые стороны которой расположены в одной плоскости между боковыми сторонами других кольцевых обмоток.

www.findpatent.ru


Смотрите также