Электромагнитный двигатель, включающий по меньшей мере один магнитный элемент и по меньшей мере один электромагнитный элемент, один из которых связан с подвижной, а другой с неподвижной частями двигателя, выполненные с возможностью взаимного перемещения, отличающийся тем, что магнитный и электромагнитный элементы равнополюсные, их магнитные оси параллельны или совпадают, взаимное перемещение происходит вдоль их магнитных осей, причем взаимодействующие элементы коаксиальны и расположены таким образом, что при работе двигателя один из них проходит внутри сквозного канала, выполненного в другом.

 

(57) Реферат / Формула:
двигатель, включающий по меньшей мере один магнитный элемент и по меньшей мере один электромагнитный элемент, один из которых связан с подвижной, а другой с неподвижной частями двигателя, выполненные с возможностью взаимного перемещения, отличающийся тем, что магнитный и электромагнитный элементы равнополюсные, их магнитные оси параллельны или совпадают, взаимное перемещение происходит вдоль их магнитных осей, причем взаимодействующие элементы коаксиальны и расположены таким образом, что при работе двигателя один из них проходит внутри сквозного канала, выполненного в другом.

 

---

012086
Изобретение относится к энергомашиностроению и электротехнике, а именно к устройствам, использующим энергию постоянных магнитов и электромагнитов. Оно может быть использовано в качестве привода с широким диапазоном мощности для экологически чистых движителей, электрогенераторов.
Известны электромагнитные двигатели, т.е. двигатели, использующие отталкивание и притяжение постоянных магнитов и электромагнитов в качестве движущих сил. В качестве примера можно привести устройство, содержащее вращающийся вал; ротор, закрепленный на вращающемся валу; постоянные магниты, расположенные на роторе, при этом постоянные магниты выполнены плоскими и расположены таким образом, что несколько магнитных полюсов одного типа полярности расположены на внешней периферийной поверхности, а несколько магнитных полюсов другого типа полярности расположены на внутренней периферийной поверхности. Причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположена наклонно по отношению к радиусу ротора. Электромагниты расположены на статоре таким образом, что создаваемое ими магнитное поле взаимодействует с магнитным полем магнитов ротора, обеспечивая взаимное перемещение ротора и статора (см. заявку WO 94/01924, Н0Ш 11/00, 1994).
Еще одним известным электродвигателем (патент RU 2005131479 А) является электродвигатель, содержащий статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное число постоянных магнитов с одинаковым шагом; ротор, отделенный от статора воздушным промежутком и несущий четное число электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, каждый из электромагнитов выполнен с возможностью менять полярность в зависимости от взаимного положения ротора и статора
Известные решения обладают общим недостатком. Постоянные магниты выполнены в виде плоских пластин и площадь взаимодействия их магнитного поля с полем электромагнитов ограничена их размерами.
Задачей изобретения является создание простой конструкции электромагнитного двигателя, который обладает лучшими тяговыми характеристиками за счет увеличения области взаимодействия магнитных полей ротора и статора. Предлагаемая конструкция должна обеспечить более эффективное преобразование магнитного поля постоянных магнитов и электромагнитов в энергию движения.
Еще одной задачей является расширение арсенала экологически чистых технических средств.
Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном двигателе содержится по меньшей мере один подвижный и один неподвижный коаксиальные магнитные элементы, взаимодействующие их магнитными полями, обеспечивая воздействие сил магнитного притяжения и отталкивания в направлении движения подвижного элемента на участке траектории.
Такой магнитный двигатель согласно изобретению отличается тем, что взаимодействующие магнитные элементы выполнены коаксиальными, т. е. один из них размещен как бы внутри другого, что намного увеличивает площадь взаимодействия подвижных и неподвижных магнитных элементов. У коаксиальных магнитных элементов, к тому же, плотность взаимодействующих магнитных потоков больше, чем в случае пластинчатых магнитов за счет меньшего рассеяния полей. Траектория движения магнитных элементов одной группы проходит внутри кольцевого канала второй группы магнитных элементов.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1 схематично изображен электромагнитный двигатель с роторной конструкцией в варианте, когда неподвижные магниты - электромагниты, а подвижные магниты - постоянные магниты.
На фиг. 2 схематично изображен электромагнитный двигатель для взаимодействующих магнитных элементов кругового сечения.
На фиг. 3 изображена схема конструктивного варианта электромагнитного двигателя с большой площадью взаимодействия между магнитными элементами (взаимодействующие магнитные элементы прямоугольного сечения).
На фиг. 4 изображена схема электромагнитного двигателя в варианте, когда неподвижные магниты - постоянные магниты, а подвижные магниты - электромагниты (вид вдоль оси вращения).
Предлагаемый двигатель приведен для варианта (фиг. 1 и 2), где одна из групп магнитных элементов 2, которые являются неподвижными электромагнитами, жестко закреплена на статоре 1 электродвигателя, а другая группа магнитных элементов 3, которые являются постоянными магнитами, закреплена на роторе 5 электродвигателя с помощью держателей 4. Роторы 5 жестко связаны с валом 6. Подвижные магнитные элементы представляют собой постоянные магниты, которые могут свободно проходить через сквозные каналы неподвижных электромагнитов.
При запуске электродвигателя электрический ток подается на магнитные элементы 2 (электромагниты). В электромагнитах появляется электромагнитное поле, которое втягивает подвижные магнитные элементы 3 (постоянные магниты) в свою полость. Каждый подвижный постоянный магнит, которому придано ускорение за счет взаимодействия магнитных полей на входе в канал электромагнита, продолжает движение по каналу и приближается к выходному отверстию электромагнита. Полярность этой части электромагнита совпадает с полярностью приближающейся части подвижного постоянного магнита. Однако резкого торможения подвижного постоянного магнита не происходит, так как в это время автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в электромагниты 3 подается электрический ток противоположной направленности. Вследствие чего подвижный постоянный магнит про
- 1 -
012086
должает движение, получив дополнительное ускорение, выходит из полости электромагнита и приближается к следующему неподвижному электромагниту, расположенному на окружности. По мере его приближения к следующему электромагниту сближаются и их взаимодействующие магнитные поля одинаковой полярности, и в это время происходит очередная смена полярности неподвижного электромагнита. И подвижный постоянный магнит продолжает свое движение. Описанный процесс может непрерывно повторяться не только для одного постоянного магнита и электромагнита, но и для нескольких других подвижных и неподвижных магнитов.
Магнитные элементы могут быть выполнены как в виде постоянных магнитов, так и в виде электромагнитов или их комбинаций, закрепленных на кольцевом роторе или роторе иной конструкции.
Каждый из магнитных элементов 3 (постоянных магнитов) представляет собой тело, например, тороидальной формы, вмещаемое в сквозной канал магнитного элемента 2 (электромагнита).
Так, возможно исполнение предлагаемого двигателя с любыми формами взаимодействующих магнитных элементов, например прямоугольного сечения (фиг. 3), что увеличивает их площадь взаимодействия, а следовательно, увеличивается мощность электродвигателя.
Альтернативным является вариант, когда магнитные элементы 2 статора 1 являются постоянными магнитами, а магнитные элементы 3 ротора 5 являются электромагнитами.
В альтернативном варианте предлагаемый двигатель работает следующим образом. Как показано на фиг. 4, магнитные элементы 3, (электромагниты) закрепленные в держателях 4 на вращающем роторе 5, могут проходить через каналы неподвижных магнитных элементов 2 (постоянных магнитов). При подаче электрического тока через коммутатор в магнитных элементах 3 возбуждается электромагнитное поле. Магнитный элемент 3 (электромагнит) втягивается в сквозной канал магнитного элемента 2 (постоянного магнита), так как полярность полюсов магнитного элемента 3 (электромагнита) и магнитного элемента 2 (постоянного магнита) в момент их приближения к друг другу противоположна. Магнитный элемент 3 (электромагнит), которому придано ускорение взаимодействием магнитных полей на входе в канал, продолжает движение и приближается к другой части выходному отверстию канала постоянного магнита. Однако резкого торможения магнитного элемента 3 (электромагнита) не происходит.
Конструктивно обеспечено выполнение условия, при котором автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в магнитные элементы 3 (электромагниты) подается электрический ток противоположной направленности. Вследствие чего магнитный элемент 2 (постоянный магнит) выталкивает из своей полости магнитный элемент 3 (электромагнит), так как меняется полярность электромагнита 3 на противоположную, взаимодействующие магнитные поля электромагнита 3 и постоянного магнита 2 на данном участке одноименные. Последующее перемещение электромагнита 3 вместе с ротором 5 и валом 6 обеспечивает приближение электромагнита 3 к следующему постоянному магниту 2, расположенному на круговой траектории. По мере приближения взаимодействующих одноименных полюсов электромагнита 3 и постоянного магнита 2 происходит следующая смена полярности электромагнита 3. И электромагнит 3 продолжает свое движение. Описанный процесс непрерывно повторяется не только для описанного электромагнита 3, но и для каждого электромагнита из числа закрепленных таким же образом на роторе 5.
Следует иметь в виду, что для специалиста в данной области техники становятся очевидными возможные изменения и модификации предлагаемого изобретения.
В частности, подвижной группой может быть любая из двух групп магнитных элементов, например в конструкциях фиг. 1-4 подвижной (ротором) может быть внешняя группа магнитных элементов, а неподвижной (статором) - внутренняя группа магнитных элементов, связанная с неподвижным валом 6.
Аналогичные конструкции электромагнитного двигателя могут быть реализованы и с любой другой траекторией движения подвижной группы элементов, например прямолинейной или криволинейной (некруговой) траекторией.
Еще одним направлением использования предлагаемого изобретения является возможность использования его в виде многосекционных конструкций, каждая секция которых включает свой ротор с закрепленными магнитными элементами, взаимодействующими с неподвижными магнитными элементами.
- 2 -
012086
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электромагнитный двигатель, включающий по меньшей мере один магнитный элемент и по меньшей мере один электромагнитный элемент, один из которых связан с подвижной, а другой с неподвижной частями двигателя, выполненные с возможностью взаимного перемещения, отличающийся тем, что магнитный и электромагнитный элементы равнополюсные, их магнитные оси параллельны или совпадают, взаимное перемещение происходит вдоль их магнитных осей, причем взаимодействующие элементы коаксиальны и расположены таким образом, что при работе двигателя один из них проходит внутри сквозного канала, выполненного в другом.
Фиг. 1
Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
- 3 -