ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА "ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ В.С.ГРИГОРЧУКА" Российский патент 1998 года по МПК H02K57/00 F01B29/10 F02B75/40 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве электродвигателя.

Известен электродвигатель постоянного тока, содержащий магнитопровод, закрепленный внутри корпуса болтами, имеющий обмотки возбуждения, якорь, закрепленный в самоустанавливающихся подшипниках, имеющий обмотки, соединенные с коллектором, взаимодействующим со щетками, электрически соединенными последовательно с обмотками возбуждения (Кленников В.М., Ильин Н.М., Буралев Ю. В. Автомобиль категории "B". Учебник водителя. - М.: Транспорт, 1981, с. 95).

Недостатками известного электродвигателя постоянного тока являются: большой вес, значительный расход цветных металлов, большой расход электроэнергии.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электродвигателя, а также сопротивлением обмоток ротора, статора и потерями в магнитопроводе.

Известен также электродвигатель переменного тока АОМ-32-4, содержащий герметичный корпус, внутри которого закреплен статор, имеющий обмотки, выводы которых выведены в клеммовую коробку, внутрь которого вставлен короткозамкнутый ротор с лопастями охлаждения, установленный на валу, закрепленном в подшипниках корпуса и подшипникового щита, привернутого болтами к корпусу, наружный вентилятор, установленный на валу ротора (Авдеев М.М. и др. Электропоезда переменного тока. - М.: Транспорт, 1973, с. 139).

Известный электродвигатель переменного тока АОМ-32-4, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатками известного электродвигателя переменного тока АОМ-32-4, принятого за прототип, являются: большой расход черных и цветных металлов, значительный вес, сильный нагрев электродвигателя, большой расход электроэнергии.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией электродвигателя.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств электродвигателя переменного тока.

Указанная цель, согласно изобретению, обеспечивается тем, что статор с обмотками, ротор с лопатками охлаждения и наружный вентилятор заменены механизмом преобразования поступательного движения во вращательное, кинематически связанным с несколькими гофрированными цилиндрами, расположенными соосно один напротив другого, внутренние полости которых заполнены легкокипящей жидкостью, внутрь каждого из которых вставлены нагревательные и охлаждающие элементы, причем нагревательный элемент первого цилиндра электрически последовательно соединен с одним из диодов и охлаждающим элементом второго цилиндра, а нагревательный элемент второго цилиндра электрически последовательно соединен со вторым диодом противоположной проводимости и охлаждающим элементом первого цилиндра, при этом обе электрические цепи подключены к клеммам клеммовой коробки электродвигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид электродвигателя переменного тока; на фиг. 2 - вид на электродвигатель переменного тока сверху; на фиг. 3 - устройство электродвигателя переменного тока в разрезе; на фиг. 4 - электрическая схема электродвигателя переменного тока; на фиг. 5 - схема расположения цилиндров многоцилиндрового электродвигателя переменного тока.

Предлагаемый электродвигатель однофазного переменного тока содержит корпус 1, имеющий в нижней части отверстия для крепления. В верхней части корпуса закреплена клеммовая коробка 2, а спереди, сзади с боков и сверху корпус закрыт крышками 3, 4, 5, 6, 7. К боковой части корпуса прикреплен фланец 8, в отверстие которого вставлен вал 9, имеющий поводок 10, ось которого входит в отверстие подвижной шестерни 11, входящей в зацепление с неподвижной шестерней 12, закрепленной болтами внутри корпуса. К подвижной шестерне прикреплена планка 13 с шарниром, с которым соединен верхний шток 14, установленный в отверстии корпуса с возможностью продольного перемещения. В нижней части корпуса установлены соосно друг против друга гофрированные левый 15 и правый 16 цилиндры, соединенные между собой нижним штоком 17, который посредством вертикального рычага 18 соединен с верхним штоком. Для нормальной работы механизма преобразования поступательного движения во вращательное необходимо, чтобы отношение радиуса R неподвижной шестерни к радиусу r подвижной шестерни было 2:1 (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. - М.: Наука, 1980, т. 3, с. 52, N 1650).

Внутренние полости цилиндров заполнены легкокипящей жидкостью, например, эфиром. Внутри каждого из цилиндров размещены нагреватели 19, 20 и охладители 21, 22. Охладители имеют одинаковое устройство и каждый из них представляет собой две пластины, соединенные между собой. Одна из пластин 23 выполнена из полупроводника, а другая пластина 24 изготовлена из серебра или меди. Выводы нагревателей и охладителей посредством изоляторов 25 изолированы от цилиндров и соединены следующим образом. Нагреватель левого цилиндра электрически последовательно соединен с диодом 26 и охладителем правого цилиндра, а нагреватель правого цилиндра электрически последовательно соединен с диодом 27 противоположной проводимости и охладителем левого цилиндра. Обе электрические цепи подключены к клеммам 28 и 29 клеммовой коробки электродвигателя.

Для повышения мощности электродвигателя можно применить несколько цилиндров. Их общее количество должно быть кратно двум. При этом нагреватели и охладители в каждой группе могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно, а между группами так, как показано на фиг. 4.

Работа электродвигателя однофазного переменного тока.

Работа электродвигателя основана на периодическом нагреве рабочего тела в одном цилиндре и одновременном охлаждении рабочего тела в другом цилиндре на основе эффекта Пельтье при прохождении тока в обоих направлениях через нагреватели и охладители и наоборот. (Эффект Пельтье. Физический энциклопедический словарь. Под ред. Прохорова А.М. - М.: Советская энциклопедия, 1983, с. 523).

При движении электрического тока в направлении, показанном сплошными стрелками, он протекает через нагреватель 20 правого цилиндра 16, далее поступает на металлическую пластину 24 и с нее на полупроводниковую пластину 23 левого цилиндра 15, через диод 27 возвращается к источнику. В результате этого в правом цилиндре 16 легкокипящая жидкость нагревается и расширяется, а в левом цилиндре 15 указанная жидкость охлаждается и сжимается. Левый цилиндр 15 сжимается, а правый цилиндр 16 расширяется. Нижний шток 17 перемещается влево и через вертикальный рычаг 18 передвигает в ту же сторону верхний шток 14. Подвижная шестерня 11 вращается по часовой стрелке и одновременно перемещается против часовой стрелки по зубьям неподвижной шестерни 12, увлекая за собой поводок 10 и, тем самым, поворачивая вал 9 электродвигателя против часовой стрелки. При перемене направления электрического тока он протекает через диод 26, нагреватель 19 левого цилиндра 15, металлическую пластину 24, полупроводниковую пластину 23 правого цилиндра 16 и возвращается к источнику тока (на фиг. 4 показано пунктиром). Жидкость в левом цилиндре 15 нагревается и расширяется, а в правом цилиндре 16 охлаждается и сжимается. Левый цилиндр расширяется, а правый цилиндр сжимается и нижний шток 17 передвигается вправо и через вертикальный рычаг 18 передвигает в ту же сторону верхний шток 14, который вращает подвижную шестерню 11 вокруг своей оси и заставляет ее перемещаться по зубьям неподвижной шестерни 12, увлекая за собой поводок 10 и, тем самым, продолжая поворачивать вал 9 электродвигателя в направлении против часовой стрелки.

Таким образом, периодически нагревая жидкость в одном цилиндре и охлаждая ее в другом и наоборот, электрический ток заставляет цилиндры через механизм преобразования поступательного движения во вращательное вращать вал электродвигателя. Предлагаемый электродвигатель не обратим.

Изменение частоты вращения вала электродвигателя возможно путем изменения частоты подводимого тока прибором, не показанным на чертеже.

Положительный эффект изобретения: экономия меди и электротехнической стали, уменьшение веса электродвигателя, меньшие тепловые потери в проводниках.

Предлагаемый электродвигатель предназначен для обеспечения вращения и содержит механизм преобразования поступательного движения во вращательное, кинематически связанный с валом двигателя и с двумя гофрированными цилиндрами, заполненными легкокипящей жидкостью, внутри которых размещены нагревательные и охлаждающие элементы. При прохождении тока в обоих направлениях в одном цилиндре жидкость нагревается, а в другом охлаждается и наоборот. В результате этого цилиндры, расширяясь и сокращаясь, совершают поступательное движение, которое преобразуется во вращательное движение вала электродвигателя, частота вращения которого может изменяться путем изменения частоты подводимого тока. Технический результат заключается в экономии меди и электротехнической стали. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Электродвигатель однофазного переменного тока, содержащий корпус, вал, закрепленный в подшипниках корпуса, клеммовую коробку, отличающийся тем, что он содержит механизм преобразования поступательного движения во вращательное, выходное звено которого связано с валом электродвигателя, а его входное звено кинематически соединено с двумя цилиндрами, размещенными в корпусе соосно один напротив другого, внутри каждого из цилиндров размещены нагревательный и охлаждающий элементы, при этом нагревательный элемент первого цилиндра электрически последовательно соединен с одним из диодов и охлаждающим элементом второго цилиндра и подключен к клеммам клеммовой коробки, а нагревательный элемент второго цилиндра электрически последовательно соединен с вторым диодом противоположной проводимости, охлаждающим элементом первого цилиндра и подключен к тем же клеммам клеммовой коробки. 2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что оба цилиндра имеют одинаковую конструкцию и каждый из них выполнен в форме гофрированной трубы, закрытой с обеих сторон крышками, внутри которой размещены нагревательный и охлаждающий элементы, выводы которых выведены наружу через изоляторы, причем внутренняя полость трубы заполнена легкокипящей жидкостью.