ВРАЩАТЕЛЬ ПОРШНЕВОЙ Российский патент 1998 года по МПК H02N11/00 H02K53/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в отраслях народного хозяйства в качестве привода.

Известно устройство-привод, содержащий статор с постоянными магнитами, ротор с постоянными магнитами, вал, подшипники и экраны [1].

Недостатком известного устройства является: наличие тормозящего взаимодействия между магнитными полями постоянных магнитов статора и ротора, снижающего мощность привода; наличие экранов, ослабляющих магнитные поля постоянных магнитов, что также снижает мощность.

Кроме того, регулировка мощности привода производится за счет изменения межполюсного расстояния между статором и ротором, что является не технологичным, а реверс и торможение привода, осуществляемые посредством поворота магнитов, являются малоэффективным и ненадежным.

Наиболее близким к предложению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является вращатель поршневой, содержащий статор с поршнями с постоянными магнитами, ротор на коленчатом валу с постоянными магнитами, обращенными к полюсам постоянных магнитов поршней статора [2].

Недостатком известного вращателя поршневого является малая мощность, низкий КПД, невозможность реверсирования и изменения мощности и режима работы двигателя и нетехнологичность управления работой двигателя.

Целью изобретения является увеличение мощности, обеспечение возможности реверсирования, изменения мощности и режимов работы, повышение КПД и упрощение управления вращателем.

Указанная цель достигается тем, что во вращателе поршневом, содержащем статор с поршнями с постоянными магнитами, ротор на коленчатом валу с постоянными магнитами, обращенными к полюсам постоянных магнитов поршней статора, магниты ротора выполнены полукольцевыми и при взаимодействии одного полукольца ротора с одноименным полюсом постоянного магнита одного поршня статора второй полукольцевой магнит обратной полярности ротора, расположенный на противоположной стороне его окружности взаимодействует с разноименным полюсом постоянного магнита другого поршня статора, притягивая его и обеспечивая поворот коленчатого вала.

Вращатель поршневой может быть снабжен вторым статором и вторым коленчатым валом, с которым ротор соединен гидравлическим сцеплением.

На фиг. 1 изображен вращатель (продольный разрез); на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Вращатель поршневой содержит два статора, один является основным 1, второй 2 - вспомогательный, ротор - 3, два коленчатых вала, один является основным - 4, а второй - вспомогательный - 5, подшипник - 6, постоянные магниты в роторе - 8, поршни 7, постоянные магниты в поршнях - 9. При этом полукольцевые постоянные магниты 8 могут состоять из ряда мелких (на фиг. 2 они показаны пунктиром). Полярность магнитов 8 и 9 размечена чернением. Оба статора 1 и 2 снаружи соединены трубчатым кожухом 10. Основной коленчатый вал 4 - жестко соединен с ротором 3, вспомогательный коленчатый вал 5 соединяется с ротором 3 с помощью гидравлического сцепления - 11, от которого идет трубопровод - 12 к гидроцилиндру. Постоянные магниты 9, расположенные в поршнях 7, установлены одноименными полюсами наружу в направлении к полюсам постоянных магнитов 8 ротора. Полукольцевые магниты 8 ротора 3 расположены полюсами внутрь в направлении к магнитам 9 статора в поршнях 7.

Магнитные поля постоянных магнитов ротора 3 и статора 1 направлены по прямой линии навстречу друг другу. При этом расстояние между ротором 3 и статором 1 предельно минимальное.

Устройство работает следующим образом.

Магнитные поля полукольцевых постоянных магнитов 8 ротора 3 взаимодействуют с одноименными полюсами магнитов постоянных 9 поршней 7 статора 1 и отталкивают от себя поршни 7. В этот же момент магниты 8 обратной полярности второго полукольцевого постоянного магнита 8 ротора 3, расположенный на противоположной стороне этой же окружности против второго поршня 7 статора взаимодействуют с разноименным полюсом постоянного магнита 8 поршня 7 и притянет поршень 7 к себе в крайнее положение.

На вспомогательном статоре 2 происходят в это время аналогичные процессы с той только разницей, что постоянные магниты 9 статора 2 и ротора 3 в нижней части ротора 3 отталкиваются, а в верхней части - притягиваются. Таким образом, коленчатый вал 4 повернется на 180 градусов. Затем цикл повторяется, что и приводит во вращение коленчатый вал 4 и 5, расположенные соответственно в основном 1 и вспомогательном статорах 2.

Мощность вращателя регулируется отключением от работы коленчатого вала 5 вспомогательного статора 2 посредством отжатия гидравлического сцепления 11. Торможение и остановка вращения производится путем установки коленчатых валов 5 и 4 во вспомогательном 2 и основном 1 статорах в вертикальное положение (вверх) рукояткой 13. Реверс вращения производится установкой коленчатого вала на угол 180⁰±α, где α = 10-15⁰, к вертикали в зависимости от направления вращения.

Вращатель может работать самостоятельно без компоновки его с другими машинами. Может также работать совместно с другими механизмами. В этом случае возможны три режима в зависимости от типа машины или механизма, с которым он будет работать.

1. При компоновке с вентиляторами, когда требуется реверсирование вращения, порядок работы такой, как описано выше.

2. При компоновке вращателя с генератором (система мотор - генератор), когда не требуется реверсирование вращения, коленчатый вал 5 вспомогательного статора 2 вращателя блокируется с коленчатым валом основного 1 статора и они работают в паре на полную мощность.

3. При компоновке с транспортным средством для реверса и остановки может использоваться коробка передач и тормозная система транспортного средства.

Источники информации
1. Патент РФ N 2019901, кл. H 02 N 11/00, 1994.

2. Патент Франции N 2211795, А1, 1974.

Устройство содержит ротор, два статора, коленчатый вал и подшипники. В роторе и статорах встроены постоянные магниты. В результате взаимодействия между магнитами, расположенными в поршнях статора и ротора, происходит вращение коленвала и ротора. В статорах расположены двойные цилиндры, в каждом из которых встроены два поршня с постоянными магнитами. При взаимодействии магнитных полей магнитов статоров с магнитными полями магнитов, встроенных в поршни, происходит перемещение поршней, которые поворачивают коленчатый вал. Технический результат заключается в исключении сил, препятствующих вращению ротора, исключении экранов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вращатель поршневой, содержащий статор с поршнями с постоянными магнитами, ротор на коленчатом валу с постоянными магнитами, обращенными к полюсам постоянных магнитов поршней статора, отличающийся тем, что постоянные магниты ротора выполнены полукольцевыми и при взаимодействии одного полукольцевого постоянного магнита ротора с одноименным полюсом постоянного магнита одного поршня статора второй полукольцевой постоянный магнит обратной полярности ротора, расположенный на противоположной стороне его окружности, взаимодействует с разноименным полюсом постоянного магнита другого поршня статора, притягивая его и обеспечивая поворот коленчатого вала. 2. Вращатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым статором и вторым коленчатым валом, с которым ротор соединен гидравлическим сцеплением.