Электродвигательная установка с магнитным устройством Российский патент 2022 года по МПК H02K7/09 F16C32/04 

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение

0001 Предлагаемое изобретение относится к электродвигателю, в частности, к электродвигателю, оснащенному магнитным устройством, то есть, к электродвигательной установке с магнитным устройством.

Предпосылки создания предлагаемого изобретения

0002 Электрический двигатель - это устройство, преобразующее электрическую энергию в кинетическую энергию на выходном валу. Из-за трения между выходным валом и другими деталями некоторая часть кинетической энергии теряется. Сокращение потерь кинетической энергии на выходном валу способствовало бы улучшению характеристик электродвигателя.

Краткое описание изобретения

0003 Одной из целей предлагаемого изобретения является создание электродвигательной установки с магнитным устройством, обеспечивающей сокращение потерь кинетической энергии на выходном валу для экономии рабочей мощности.

0004 Для преодоления технических проблем предшествующего уровня техники предлагаемое изобретение предусматривает создание электродвигательной установки с магнитным устройством, в состав которой входит электродвигатель, вращаемый вал, соединенный с электродвигателем, магнитное устройство, содержащее вращаемый диск и совокупность магнитных элементов, при этом через вращаемый диск проходит вращаемый вал, соединенный с диском соосно и кинематически связывающий вращаемый диск с электродвигателем, получающим электрическую энергию для вращения вращаемого вала с приведением во вращение частей магнитного устройства, при этом магнитные элементы размещены на внешней периферии вращаемого диска по окружности и каждый магнитный элемент расположен таким образом, что направление его магнитного момента отклонено от радиуса вращаемого диска на некоторый угол, и неподвижное кольцо, сопряженное с одним вращаемым диском и охватывающее внешнюю периферию этого вращаемого диска, при этом неподвижное кольцо содержит совокупность соответственных магнитных элементов, и соответственные магнитные элементы соседних неподвижных колец на одной боковой линии расположены с чередованием, при этом соответственные магнитные элементы размещены по окружности на внутренней периферийной поверхности каждого неподвижного кольца таким образом, что каждый соответственный магнитный элемент обращен к вращаемому диску для создания магнитного отталкивания между соответственными магнитными элементами и магнитными элементами при сближении одного соответственного магнитного элемента и одного магнитного элемента друг с другом, так что между соответственными магнитными элементами и магнитными элементами имеет место магнитное отталкивание.

0005 В одном из вариантов осуществления изобретения предусмотрено более одного вращаемого диска, каждое неподвижное кольцо сопряжено с одним вращаемым диском и охватывает внешнюю периферию последнего.

0006 В одном из вариантов осуществления изобретения магнитные элементы соседних вращаемых дисков на одной боковой линии расположены с чередованием.

0007 В одном из вариантов осуществления изобретения соответственные магнитные элементы неподвижных колец на одной боковой линии расположены с чередованием.

0008 В одном из вариантов осуществления изобретения угол, на который повернут магнитный момент относительно радиуса вращаемого диска, составляет 45°.

0009 В одном из вариантов осуществления изобретения при сближении друг с другом одного соответственного магнитного элемента и одного магнитного элемента южный полюс соответственного магнитного элемента и южный полюс магнитного элемента создают магнитное отталкивание.

0010 Согласно решению, примененному в изобретении, каждый вращаемый диск снабжен магнитными элементами, а каждое неподвижное кольцо снабжено соответственными магнитными элементами. Между каждым магнитным элементом и по меньшей мере одним соответственным магнитным элементом имеет место магнитное отталкивание, и, таким образом, вращаемый вал поддерживается этой силой магнитного отталкивания. Кроме того, как магнитные элементы, так и соответственные магнитные элементы расположены с чередованием, что улучшает характеристики вращения. Такое решение имеет перед механическим подшипником то преимущество, что за отсутствием трения электродвигатель имеет низкие потери кинетической энергии, что позволяет снизить рабочую мощность.

Краткое описание прилагаемых графических материалов

0011

На фиг. 1 схематично изображена электродвигательная установка с магнитным устройством согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 2 предлагаемая установка схематично изображена на виде спереди, при этом иллюстрируется внутренняя часть магнитного устройства и соответствующее неподвижное кольцо.

На фиг. 3 схематично на виде спереди изображены соседние магнитные устройства и соседние неподвижные кольца в предлагаемой установке.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения

0012 Далее подробно описываются предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылками на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3. Эти варианты служат целям иллюстрации изобретения и не ограничивают его объем.

0013 Как можно видеть на фиг. 1 и фиг. 2, электродвигательная установка 100 с магнитным устройством согласно одному из вариантов осуществления изобретения содержит следующие компоненты: электродвигатель 1, вращаемый вал 2, соединенный с электродвигателем 1, магнитное устройство 3, включающее в себя вращаемый диск 31 и совокупность магнитных элементов 32, при этом вращаемый диск 31 соединен с вращаемым валом 2 соосно, и вращаемый диск 31 через вращаемый вал 2 кинетически соединен с электродвигателем 1, получающим электрическую энергию для вращения вращаемого вала 2 с приведением во вращение частей магнитного устройства 3, при этом магнитные элементы 32 расположены на внешней периферии вращаемого диска 31 по окружности и каждый магнитный элемент 32 расположен таким образом, что направление его магнитного момента повернуто на угол θ1 относительно радиуса вращаемого диска 31, и неподвижное кольцо 4, сопряженное с вращаемым диском 31 и охватывающее этот вращаемый диск 31, причем неподвижное кольцо 4 содержит совокупность соответственных магнитных элементов 41, размещенных по окружности на внутренней периферийной поверхности неподвижного кольца 4 таким образом, что каждый соответственный магнитный элемент 41 обращен к вращаемому диску 31 для создания магнитного отталкивания между соответственными магнитными элементами 41 и магнитными элементами 32.

0014 В рассматриваемом варианте вращаемый вал 2 снабжен соединительным элементом 21. Этот соединительный элемент 21 является ременным шкивом, который может быть соединен ремнем с другим валом, не соосным с валом 2. В другом варианте соединительный элемент 21 может быть зубчатой передачей, служащей трансмиссией для приведения во вращение другого вала. В альтернативном варианте вращаемый вал 2 не снабжен соединительным элементом 21, а является приводным валом, связанным с нагрузкой напрямую. Вращаемый вал 2 может быть напрямую соединен, например, с ротором вентилятора.

0015 Как можно видеть на фиг. 2, внешняя периферия вращаемых дисков 31 магнитных устройств 3 снабжена прорезями, расположенными под одинаковыми углами относительно центра вращаемых дисков 31, для размещения соответственных магнитных элементов 41. В рассматриваемом варианте углы между соседними соответственными магнитными элементами 41 в два раза превышают углы между соседними магнитными элементами 32. Другими словами, число магнитных элементов 32 в два раза превышает число соответственных магнитных элементов 41. Каждый вращаемый диск 31 работает с четырьмя соответственными магнитными элементами 41 и восемью магнитными элементами 32. Разумеется, эти количества магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 не являются ограничивающим признаком. Магнитные элементы 32 и соответственные магнитные элементы 41 являются постоянными магнитами. В рассматриваемом варианте магнитные элементы 32 и соответственные магнитные элементы 41 имеют цилиндрическую форму. Направление магнитного момента каждого магнитного элемента 32 параллельно его продольному направлению. Направление магнитного момента каждого соответственного магнитного элемента 41 параллельно его продольному направлению. Направления магнитных моментов магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 находятся в радиальной плоскости вращаемых дисков 31 и повернуты относительно радиуса вращаемого диска на угол θ1 одинаково по часовой стрелке или против часовой стрелки. В рассматриваемом варианте, если смотреть в направлении от электродвигателя 1 к магнитным устройствам 3, направления магнитных моментов магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 повернуты относительно радиуса вращаемого диска на одинаковый угол против часовой стрелки. Этот угол θ1 составляет 45°. Угол θ1 не может быть ни нулевым, ни прямым. Магнитные элементы 32 и соответственные магнитные элементы 41 могут иметь форму пуговицы или иную форму.

0016 Как можно видеть на фиг. 2, обращенные наружу концы магнитных элементов 32 являются южными полюсами. Концы соответственных магнитных элементов 41, обращенные внутрь, являются южными полюсами. То есть, полярность сближающихся концов магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 одинакова. Между каждым магнитным элементом 32 и по меньшей мере одним соответственным магнитным элементом 41 имеет место магнитное отталкивание. Электродвигательная установка 100 с магнитным устройством обеспечивает для вращаемого вала 2 бесконтактную опору за счет магнитного отталкивания магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41. Такое решение имеет перед механическим подшипником то преимущество, что за отсутствием трения предлагаемая установка 100 имеет низкие потери кинетической энергии, что позволяет снизить рабочую мощность. В другом варианте при сближении одного магнитного элемента 32 и одного соответственного магнитного элемента 41 магнитное отталкивание между ними создается северными полюсами магнитного элемента 32 и соответственного магнитного элемента 41.

0017 В рассматриваемом варианте используется три вращаемых диска 31, которые разнесены друг от друга. Также имеется три неподвижных кольца 4, каждое из которых охватывает внешнюю периферию соответствующего вращаемого диска 31. Чем больше магнитных элементов 32 на вращаемом диске 31 и соответственных магнитных элементов 41 на неподвижном кольце 4, тем сильнее магнитное отталкивание. Магнитные элементы 32 соседних вращаемых дисков 31 на одной боковой линии расположены с чередованием. На фиг. 3 магнитные элементы 32, показанные сплошной линией, и магнитные элементы 32, показанные пунктирной линией расположены на разных соседних вращаемых дисках 31. По сравнению с магнитными элементами 32 соседних вращаемых дисков 31, размещенных так, что их можно расположить на одной боковой линии, магнитные элементы 32 в этом варианте позволяют увеличить расстояние между магнитными элементами 32 соседних вращаемых дисков 31 и тем самым уменьшить интерференцию магнитного поля.

0018 Аналогично, соответственные магнитные элементы 41 соседних неподвижных колец 4 на одной боковой линии расположены с чередованием. На фиг. 3 соответственные магнитные элементы 41, показанные сплошной линией, и соответственные магнитные элементы 41, показанные пунктирной линией, расположены на разных соседних неподвижных кольцах 4. По сравнению с соответственными магнитными элементами 41 соседнего неподвижного кольца 4, размещенными так, что их можно расположить на одной боковой линии, соответственные магнитные элементы 41 в этом варианте позволяют увеличить расстояние между соответственными магнитными элементами 41 соседних неподвижных колец 4 и тем самым уменьшить интерференцию магнитного поля.

0019 Приведенное выше описание следует рассматривать только как обсуждение предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Специалист в данной области техники может вносить различные модификации без отклонения от настоящего изобретения. Эти модификации входят в объем изобретения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигательной установке с магнитным устройством. Технический результат – снижение потерь кинетической энергии. Электродвигательная установка с магнитным устройством содержит электродвигатель, вращаемый вал, соединенный с электродвигателем, магнитное устройство, содержащее совокупность вращаемых дисков и совокупность сопряженных с каждым из них неподвижных колец. На внешней периферии каждого вращаемого диска размещены магнитные элементы, а на внутренней периферии каждого неподвижного кольца – соответственные магнитные элементы, так что направление магнитного момента каждого из них повернуто относительно радиуса вращаемого диска на одинаковый угол. Магнитные элементы и соответственные магнитные элементы соседних вращаемых дисков расположены на одной боковой линии с чередованием. Магнитные элементы и соответственные магнитные элементы обращены друг к другу так, что между ними имеет место магнитное отталкивание. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электродвигательная установка с магнитным устройством, содержащая

- электродвигатель,

- вращаемый вал, соединенный с электродвигателем,

- магнитное устройство, содержащее совокупность вращаемых дисков и совокупность магнитных элементов, при этом через упомянутые вращаемые диски проходит упомянутый вращаемый вал, соединенный соосно с каждым из них, так что через вращаемый вал вращаемые диски кинетически связаны с электродвигателем, получающим электрическую энергию для вращения вращаемого вала с приведением во вращение частей магнитного устройства, при этом на внешней периферии каждого вращаемого диска размещены по окружности магнитные элементы, каждый из которых расположен таким образом, что направление его магнитного момента повернуто относительно радиуса вращаемого диска на угол, и магнитные элементы соседних вращаемых дисков расположены на одной боковой линии с чередованием, и

- совокупность неподвижных колец, каждое из которых сопряжено с одним вращаемым диском и охватывает внешнюю периферию последнего, при этом каждое неподвижное кольцо содержит совокупность соответственных магнитных элементов, при этом соответственные магнитные элементы соседних неподвижных колец на одной боковой линии размещены с чередованием, при этом эти соответственные магнитные элементы размещены по окружности на внутренней периферийной поверхности каждого неподвижного кольца таким образом, что каждый соответственный магнитный элемент обращен к вращаемому диску для создания магнитного отталкивания между соответственными магнитными элементами и магнитным элементом при сближении друг с другом одного соответственного магнитного элемента и одного магнитного элемента, так что между соответственными магнитными элементами и магнитными элементами имеет место магнитное отталкивание.

2. Установка по п. 1, в которой упомянутый угол, на который магнитный момент магнитного элемента повернут относительно радиуса вращаемого диска, равен 45°.

3. Установка по п. 1, в которой магнитное отталкивание имеет место при сближении южных полюсов одного соответственного магнитного элемента и одного магнитного элемента.