Электромагнитный двигатель
Скачать 74.74 Kb.
|
| МПКH02K29/00 H02K53/00 H02K57/00 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Предполагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитным двигателям и может найти применение в различных областях промышленности, где применяются электроприводы с электромагнитными двигателями, а совместно с известными электрическими генераторами может использоваться в автономных источниках электроэнергии и/или механической энергии вращательного движения. Известен бесконтактный электромагнитный двигатель малой мощности, предназначенный для привода лентопротяжных механизмов кассетных магнитофонов, состоящий из бесконтактного двигателя переменного тока с якорными обмотками, расположенными на шихтованном статоре, постоянного магнита возбуждения на роторе и полупроводникового коммутатора, осуществляющего коммутацию тока в якорных обмотках при помощи датчика положения ротора, конструктивно входящего в состав двигателя, на вход коммутатора подается питающее напряжение, а его выход подключен к якорным обмоткам, (Хрущев В.В. Электрические машины систем автоматики. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – с. 144, рис.6-10). Общими признаками известного и заявляемого устройств являются наличие электромагнитных обмоток на статоре и постоянных магнитов на роторе. Однако отсутствие постоянных магнитов на статоре не позволяет использовать их энергию для увеличения сил взаимодействия между статором и ротором, и поэтому КПД известного устройства невелик. Известен бесконтактный двигатель постоянного тока для следящего электропривода, содержащий статор с якорной трехфазной обмоткой, подключенной к полупроводниковому коммутатору и четырехполюсный индуктор на роторе, состоящий из призматических радиально намагниченных магнитов, двигатель подключается к источнику тока через полупроводниковый коммутатор, управление которым осуществляет датчик положения ротора, (Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. – М.: Высшая школа, 1985. – с. 168, рис. 5-21). Общими признаками известного и заявляемого устройств являются наличие электромагнитных обмоток на статоре и постоянных магнитов на роторе. Однако отсутствие постоянных магнитов на статоре приводит к тому, что КПД известного устройства недостаточно высок. Наиболее близким по технической сущности является электромагнитный двигатель, содержащий ротор барабанного типа и статор, на которых равномерно по окружности установлены постоянные магниты, на торцах постоянных магнитов статора размещены радиально направленные электромагниты, соединенные с коммутатором, на роторе размещены N+1 постоянных магнитов, число постоянных магнитов статора составляет N, постоянные магниты ротора установлены с наклоном 1-750 в плоскости, перпендикулярной оси двигателя так, что вектор силы взаимодействия постоянных магнитов ротора и статора направлен в сторону вращения ротора (патент RU 2176845 C1, Н 02 К 21/14, 37/14, 29/00 от 14.07.2000 г.) Общими признаками известного и заявляемого устройства являются наличие ротора с радиально и равномерно расположенными по окружности постоянными магнитами и статора с имеющимися на нем постоянными магнитами. Однако отсутствие параллельных ветвей в магнитопроводах электромагнитов статора, способных суммировать магнитные потоки, не позволяет в полной мере использовать энергию его постоянных магнитов, необходимую для увеличения сил взаимодействия между статором и ротором. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции двигателя, путем установки на статоре поляризованных электромагнитов с параллельными магнитными цепями вместо имеющихся постоянных магнитов и электромагнитов, что позволяет наиболее полно использовать магнитную энергию и максимально скомпенсировать присущие электрическим двигателям потери. Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении КПД двигателя. Поставленная задача решается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем ротор с равномерно и радиально расположенными по окружности постоянными магнитами и статор, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, в конструкцию двигателя введены 4N поляризованных электромагнита, которые расположены на статоре радиально и равномерно по окружности, число постоянных магнитов ротора составляет 2N, каждый из поляризованных электромагнитов статора содержит магнитопровод с двумя параллельными ветвями, к торцам магнитопровода примыкает подковообразный постоянный магнит, одноименные полюсы постоянных магнитов ротора и постоянных магнитов поляризованных электромагнитов статора обращены друг к другу, на одной ветви магнитопровода, не имеющей воздушного зазора, расположена рабочая обмотка электромагнита, на другой, имеющей воздушный зазор - полюсные наконечники с компенсационными обмотками, в воздушных зазорах полюсных наконечников размещен ротор, постоянные магниты ротора выполнены в виде тонких пластин из редкоземельных материалов и намагничены аксиально, рабочие и компенсационные обмотки статора соединены по четырехфазной схеме и подключены к коммутатору. Использование в статоре поляризованных электромагнитов с параллельными магнитными цепями обеспечивает суммирование одинаковых по величине и встречно направленных магнитных потоков постоянных магнитов и электромагнитов в полюсных наконечниках статора. Использование в роторе постоянных магнитов из редкоземельных материалов позволяет уменьшить их толщину, что приводит к уменьшению величины рабочего воздушного зазора между полюсными наконечниками статора и тем самым способствует увеличению магнитного потока на статоре. Предлагаемые изменения в конструкции двигателя позволяют увеличить силы взаимодействия между магнитными потоками статора и ротора, что компенсирует электромагнитные потери, присущие электродвигателям, и приводит к увеличению КПД. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема электромагнитного двигателя, а на фиг.2 представлен поперечный разрез поляризованного электромагнита статора. Устройство содержит ротор 1, на котором равномерно по окружности размещено 2N - аксиально намагниченных постоянных магнита 2 из редкоземельных материалов в виде тонких пластин, статор 3, с закрепленными на нем равномерно расположенными 4N поляризованными электромагнитами 4, обмотки которых по многофазной схеме подключены к коммутатору, (см. фиг. 1). Электронный коммутатор и датчик положения ротора не приведены на чертежах, так как не относятся к конструкции двигателя и не имеют отношения к сущности изобретения. Каждый поляризованный электромагнит 4 статора 3 (см. фиг. 2) состоит из магнитопровода 5, имеющего в своей центральной части две параллельных ветви. Одна ветвь магнитопровода 5 содержит рабочую обмотку 6, а вторая - полюсные наконечники 7. На полюсных наконечниках 7 размещены компенсационные обмотки 8, в воздушных зазорах которых располагается ротор 1 с постоянными магнитами 2. К торцам магнитопровода 5 примыкает подковообразный постоянный магнит 9. Одноименные полюсы постоянных магнитов 2 ротора 1 и постоянных магнитов 9 поляризованных электромагнитов 4 статора 3 направлены встречно. Выводы компенсационных обмоток 8 поляризованных электромагнитов 4 соединены последовательно и сгруппированы в фазы Ф1 и Ф3, а рабочие обмотки 6 поляризованных электромагнитов 4 аналогично соединены и сгруппированы в фазы Ф2 и Ф4. Вторые выводы всех фаз подключены к общему нулевому проводу. Необходимые для работы двигателя величины магнитных потоков в магнитопроводах 5 обеспечиваются намоточными данными компенсационных обмоток 8 и рабочих обмоток 6 поляризованных электромагнитов 4 статора 3. Электромагнитный двигатель работает следующим образом. Работу электромагнитного двигателя рассмотрим на примере с четырьмя постоянными магнитами 2 на роторе 1 и восемью поляризованными электромагнитами 4 на статоре 3. При обесточенном двигателе магнитный поток каждого постоянного магнита 9 поляризованных электромагнитов 4 статора 3 замыкается через две параллельные ветви магнитопровода 5 с различным магнитным сопротивлением, так как одна ветвь не имеет воздушного зазора, а вторая имеет воздушный зазор между полюсными наконечниками 7. При этом магнитный поток в ветви с воздушным зазором в сотни раз меньше магнитного потока в ветви без воздушного зазора. Между магнитными потоками постоянных магнитов 2 ротора 1 и полюсными наконечниками 7 поляризованных электромагнитов 4 статора 3 действуют силы отталкивания, так как их одноименные полюсы обращены друг к другу. Эти силы, определяемые величиной магнитной энергии постоянных магнитов 9 поляризованных электромагнитов 4 статора 3, удерживают постоянные магниты 2 ротора 1 в среднем положении между соседними поляризованными электромагнитами 4. Подключение коммутатором компенсационных обмоток 8, например, фазы Ф1, к источнику питания создает в полюсных наконечниках 7 магнитный поток, направленный встречно имеющемуся магнитному потоку, от постоянных магнитов 9 поляризованных электромагнитов 4 статора 3. При равенстве этих магнитных потоков, обеспеченном параметрами компенсационных обмоток 8, суммарный магнитный поток от постоянных магнитов 9 и компенсационных обмоток 8 между полюсными наконечниками 7 будет равен нулю. При этом возникнут силы притяжения между постоянными магнитами 2 ротора 1 и полюсными наконечниками 7 магнитопроводов 5 поляризованных электромагнитов 4 статора 3, что приводит к движению ротора 1. Когда постоянные магниты 2 ротора 1 занимают положение строго между полюсными наконечниками 7, компенсационные обмотки 8 фазы Ф1 отключаются от источника питания. В момент после выхода постоянных магнитов 2 ротора 1 из среднего положения зоны полюсных наконечников 7, коммутатором к источнику питания подключаются рабочие обмотки 6 поляризованных электромагнитов 4 статора 3 фазы Ф2. При этом одинаковые по величине и встречно направленные магнитные потоки постоянных магнитов 9 и рабочих обмоток 6 с такими параметрами, которые обеспечивают необходимое равенство магнитных потоков, суммируются в полюсных наконечниках 7 поляризованных электромагнитов 4 статора 3, и на постоянные магниты 2 ротора 1 начинают действовать силы отталкивания, направленные в сторону вращения ротора 1. В момент времени, когда постоянные магниты 2 ротора 1 достигают среднего положения между следующей парой поляризованных электромагнитов 4 статора 3, рабочие обмотки 6 фазы Ф2 отключаются и подключаются компенсационные обмотки 8 фазы Ф3. Далее цикл повторяется для следующих пар фаз. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Электромагнитный двигатель, содержащий ротор с равномерно и радиально расположенными по окружности постоянными магнитами и статор, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, что в конструкцию двигателя введены 4N поляризованных электромагнита, которые расположены на статоре радиально и равномерно по окружности, число постоянных магнитов ротора составляет 2N, каждый из поляризованных электромагнитов статора содержит магнитопровод с двумя параллельными ветвями, к торцам магнитопровода примыкает подковообразный постоянный магнит, одноименные полюсы постоянных магнитов ротора и постоянных магнитов поляризованных электромагнитов статора обращены друг к другу, на одной ветви магнитопровода, не имеющей воздушного зазора, расположена рабочая обмотка электромагнита, на другой, имеющей воздушный зазор - полюсные наконечники с компенсационными обмотками, в воздушных зазорах полюсных наконечников размещен ротор, постоянные магниты ротора выполнены в виде тонких пластин из редкоземельных материалов и намагничены аксиально, рабочие и компенсационные обмотки статора соединены по четырехфазной схеме и подключены к коммутатору.   |
Добавить в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Электромагнитный ускоритель масс (эму) общее название установки для ускорения объектов с помощью электромагнитных сил |  | Существует мнение, что любая реклама это двигатель торговли. Не любая! Плохая реклама не двигатель, а тормоз |
| Двигатель ваз-2106 с навесным оборудованием, панель приборов, подставка. Двигатель установлен на раме со свободным доступом к узлам... | | Создается новая наука двигателей с бесконечно большим кпд. Эта наука должна включать в себя массу категорий, являющихся фундаментальной... |
| Взгляды руководства США и нато на использование электромагнитного импульса в военных целях |  | Шаговый двигатель, его устройство и принцип работы |
| Преднамеренные электромагнитные воздействия («электромагнитный терроризм») являются новым фактором угроз информационной безопасности... | | Шестицилиндровый v-образный бензиновый двигатель, непосредственный впрыск бензина |
| Цель: познакомится с тепловыми двигателями, которые используются в современном мире | | Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток... |
Разместите кнопку на своём сайте: