ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК H02K57/00 H02K7/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве привода различных исполнительных механизмов.

Известен электромагнитный двигатель, содержащий ротор, корпус которого жестко соединен с валом, установленным на опорах с подшипниками, равномерно расположенные внутри корпуса полые цилиндры, внутри каждого из которых расположены внутренняя и внешняя электромагнитные катушки, через которые пропущен шток с размещенным в центре него грузом, скользящие контакты для подключения выводов внутренней и внешней электромагнитных катушек, причем электромагнитные катушки закреплены на торцах цилиндров [1].

Недостатком известного устройства является сниженный пусковой крутящий момент из-за штоков, жестко закрепленных к грузам, которые при вращении ротора создают сопротивление вращению ротора.

Наиболее близким по технической сущности относительно предлагаемого является электромагнитный двигатель, содержащий ротор, корпус которого жестко соединен с валом, установленным на опорах с подшипниками, равномерно расположенные внутри корпуса полые цилиндры, внутри каждого из которых расположены внутренняя и внешняя электромагнитные катушки, через которые пропущен шток с размещенным в его центре грузом, скользящие контакты для подключения выводов внутренней и внешней электромагнитных катушек, причем электромагнитные катушки закреплены на торцах цилиндров, концы штока жестко закреплены на торцах полого цилиндра, торцевые края груза, выполненного из ферромагнитного материала и с возможностью перемещения вдоль штока, соединены посредством двух пружин-демпферов с торцами полого цилиндра, при этом двигатель снабжен коммутатором, выполненным в виде двух труб, расположенных коаксиально относительно друг друга, торец первой трубы, на внутренней поверхности которой расположены две пары скользящих графитовых контактов, жестко закреплен на корпусе ротора, на внешней поверхности второй трубы, закрепленной на опоре, расположены две пары электропроводных шин [2].

Недостатком известного устройства является сниженный пусковой крутящий момент и недостаточна надежность в работе.

Задачей изобретения является создание электромагнитного двигателя с увеличенным пусковым крутящим моментом и повышение надежности двигателя.

Поставленная задача решается тем, что электромагнитный двигатель содержит ротор, корпус которого соединен с валом, установленным на опорах, например с подшипниками, равномерно расположенные внутри корпуса полые цилиндры, относительно каждого из которых расположены внутренняя и внешняя электромагнитные катушки, через цилиндры пропущен шток с грузом, выполненным, например, из ферромагнитного материала и с возможностью перемещения вдоль штока, контакты для подключения выводов внутренней и внешней электромагнитных катушек, при этом последние и концы штока закреплены на торцах полых цилиндров, торцы груза посредством пружин-демпферов также соединены с торцами полого цилиндра, коммутатор, выполненный, например, в виде двух труб, расположенных коаксиально относительно друг друга, причем торец первой трубы, на внутренней поверхности которой расположены две пары скользящих графитовых контактов, закреплен на корпусе ротора, а на внешней поверхности второй трубы, закрепленной на опоре, расположены две пары электропроводных шин.

Двигатель характеризуется тем, что он снабжен по крайней мере одним средством для усиления внутренних электромагнитных катушек, выполненным, например, в виде дополнительной электромагнитной катушки, и блокиратором обратного хода груза, служащим для фиксации и разблокирования груза в начальной стадии вращения ротора.

При указанном выполнении электромагнитного двигателя грузы располагаются на максимальном удалении от центра ротора, что при вращении, например, против часовой стрелки, обеспечивает использование сил гравитации (массы грузов) в создании повышенного крутящего момента. Это очень важно при запуске электромагнитного двигателя. При установившемся же режиме работы это важно в моменты изменения нагрузок в приводе. При этом перемещение грузов под действием создаваемого электромагнитными катушками поля способствует стабильности вращения ротора, что увеличивает ресурс работы двигателя.

На фиг.1 схематически показан электромагнитный двигатель, главный вид в разрезе; на фиг. 2 - то же, грузы расположены со смещением. В зоне А грузы смещены к внешним торцам цилиндров, в зоне В - к внутренним торцам цилиндров; на фиг. 3 - вид сбоку в разрезе с опорами; на фиг.4 - коммутатор; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; фиг.6 - средство для усиления внутренних электромагнитных катушек и блокиратор обратного хода груза (см. изображение в круге на фиг.3).

Электромагнитный двигатель содержит ротор, корпус 1 которого жестко соединен с валом 2, установленным на опорах 3 с подшипниками 4, равномерно расположенные внутри корпуса 1 полые цилиндры 5, внутри каждого из которых расположены внутренняя и внешняя электромагнитные катушки 6 и 7 соответственно, через которые пропущен шток 8 с размещенным в центре него грузом 9, скользящие контакты 10 и 11 для подключения выводов внутренней и внешней электромагнитных катушек 6 и 7, причем электромагнитные катушки закреплены на торцах цилиндров 5. Концы штока 8 жестко закреплены на торцах полого цилиндра 5, торцы груза 9, выполненного из ферромагнитного материала и с возможностью перемещения вдоль штока 8, соединены посредством двух пружин-демпферов 12 с торцами полого цилиндра 5, при этом двигатель снабжен коммутатором, выполненным в виде двух труб 13 и 14, расположенных коаксиально относительно друг друга. Торец первой трубы 13, на внутренней поверхности которой расположены две пары скользящих графитовых контактов 10, жестко закреплен на корпусе 1 ротора, на внешней поверхности второй трубы 14, закрепленной на опоре 3, расположен, скользящий контакт 11.

Электромагнитный двигатель содержит также (фиг.6) средство для усиления внутренних электромагнитных катушек, выполненное, например, в виде дополнительной электромагнитной катушки 15, и блокиратор обратного хода груза, служащий для фиксации и разблокирования груза 9 в начальной стадии вращения ротора и выполненный также в виде электромагнитной катушки 23 с фиксатором 24 в виде стержня, взаимодействующего с грузом 9. При этом электромагнитная катушка 15 позволяет при определенной скорости вращения ротора компенсировать удаление грузов 9 от внутренней катушки 6. На фиг.6 показаны контакты 16 внутренних электромагнитных катушек б, контакты 17 дополнительной катушки 15, диэлектрические пластины 18, 19 соответствующих контактов 16, 17, соединяющих последние между собой, дополнительный груз 20, жестко закрепленный на оси 21, которая, в свою очередь, проходя через пластину 18, жестко крепится на пластине 19. Дополнительный груз 20 служит для соединения контактов 16, 17 под воздействием центробежных сил при определенной скорости вращения ротора.

Блокиратор обратного хода груза 9 дает возможность снять с катушек 6 и 7 основное потребление тока в начальной стадии вращения ротора, при этом имеет место значительная экономия электроэнергии. Заблокирование грузов имеет место в их нижнем положении при вращении ротора.

Для приведения во вращение ротора через коммутатор на катушки подается ток.

Электромагнитный двигатель работает следующим образом. Ротор условно разделен на две части - левую и правую, граница между которыми проходит по вертикальной оси ротора. Левая часть ротора обозначена зоной А, правая часть - зоной В. В зоне А к скользящим контактам 10 и 11 подключаются внешние электромагнитные катушки 7, а в зоне В - внутренние катушки 6.

При подаче электрического тока через скользящие контакты 10 и 11 к внешним 7 электромагнитным катушкам возникает электромагнитная сила, под действием которой ферромагнитный груз 9 перемещается по штоку 8 в сторону внешнего торца полого цилиндра 5. В результате этого возникает дополнительный гравитационный крутящий момент за счет смещения центра тяжести ротора. При подаче электрического тока через скользящие контакты 10 и 11 к внутренним 6 электромагнитным катушкам возникает электромагнитная сила, под действием которой ферромагнитный груз 9 перемещается по штоку 8 в сторону внутреннего торца полого цилиндра 5. При таком смещении ферромагнитного груза 9 противодействующий крутящий момент уменьшается до минимума.

В зоне А ферромагнитные грузы 9 смещены к внешним торцам полых цилиндров 5, а в зоне В - к внутренним торцам полых цилиндров 5. Эти перемещения ферромагнитных грузов поворачивают корпус 1 ротора с валом 2. Создается смещение центра тяжести ротора, и последний начинает вращаться против часовой стрелки. После поворота корпуса 1 ротора внешние электромагнитные катушки 7 вызывают перемещение ферромагнитных грузов 9 к внешним торцам полых цилиндров 5, увеличивая крутящий момент, а внутренние 6 электромагнитные катушки вызывают перемещение ферромагнитных грузов 9 к внутренним торцам полых цилиндров 5, уменьшая сопротивление вращению.

При вхождении электромагнитных катушек в зону А из зоны В питание электромагнитных катушек 6 и 7 меняется с внутренних на внешние и наоборот - в случае вхождения электромагнитных катушек из зоны А в зону В. Таким образом происходит полный цикл вращения ротора.

Количество полых цилиндров 5 в электромагнитном двигателе может быть два и более.

Электромагнитный двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, при этом можно отметить следующее:
- он является новым типом двигателя, основанным на использовании сил гравитации;
- по сравнению с другими типами двигателей имеет место значительная экономия электроэнергии.

Электромагнитный двигатель может быть выполнен из ряда модулей на одном валу; он легко монтируется и транспортируется, в высшей степени ремонтоспособен.

Источники информации
1. Предварительный патент Республики Узбекистан 4040, 1996.

2. Предварительный патент Республики Узбекистан IDP 04311, 2000.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве привода различных исполнительных механизмов. Технический результат заключается в увеличении пускового крутящего момента и повышении надежности. Электромагнитный двигатель содержит ротор, корпус которого жестко соединен с валом, установленным на опорах. Полые цилиндры равномерно расположены внутри корпуса. Внутри каждого из них расположены внутренняя и внешняя электромагнитные катушки, через которые пропущен шток с размещенным в центре него грузом из ферромагнитного материала. Концы штока жестко закреплены на торцах полого цилиндра. Торцы груза, выполненного с возможностью перемещения вдоль штока, соединены посредством двух пружин-демпферов с торцами полого цилиндра. Коммутатор выполнен в виде двух труб, расположенных коаксиально относительно друг друга. Торец первой трубы, на внутренней поверхности которой расположены две пары скользящих графитовых контактов, жестко закреплен на корпусе ротора. На внешней поверхности второй трубы, закрепленной на опоре, расположены две пары электропроводных шин. Средство для усиления внутренних электромагнитных катушек выполнено в виде дополнительной электромагнитной катушки. Блокиратор обратного хода груза служит для фиксации и разблокирования груза в начальной стадии вращения ротора и выполнен в виде электромагнитной катушки с фиксатором в виде стержня, взаимодействующего с грузом. 6 ил.

Электромагнитный двигатель, содержащий ротор, корпус которого жестко соединен с валом, установленным на опорах, внутри корпуса равномерно размещены полые цилиндры, внутри каждого из которых расположены внутренняя и внешняя электромагнитные катушки, через которые пропущен шток с установленным в центре него с возможностью перемещения грузом из ферромагнитного материала, торцы которого соединены с торцами цилиндров пружинами-демпферами, коммутатор, выполненный в виде двух коаксиальных труб, причем на внутренней поверхности внешней трубы выполнены две пары электропроводных шин и жестко закреплен на корпусе торец внутренней трубы, на внешней поверхности которой выполнены две пары скользящих контактов для поочередного подключения либо внутренних, либо внешних электромагнитных катушек левой и правой частей ротора, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной электромагнитной катушкой, обеспечивающей компенсацию удаления грузов от внутренних катушек, и блокиратором обратного хода груза из ферромагнитного материала для фиксации и разблокирования груза в начальной стадии вращения ротора, выполненным в виде электромагнитной катушки с фиксатором, взаимодействующим с грузом из ферромагнитного материала, дополнительного груза, жестко закрепленного на оси, которая, проходя через одну из двух диэлектрических пластин с контактами внутренней электромагнитной катушки, жестко закреплена на другой диэлектрической пластине с контактами дополнительной электромагнитной катушки, при этом дополнительный груз обеспечивает соединение указанных контактов при определенной скорости вращения ротора.