МАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

МАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Полезная модель относится к электромашиностроению, в частности к двигателям для привода машин и может быть использован для получения электроэнергии и использования в районах, в которых затруднено или нерентабельно строительство ЛЭП,подстанций.
Известен вибродвигатель, содержащий корпус, ротор и электромеханический преобразователь, прижатый к ротору, источник питания, при этом электрический преобразователь выполнен в виде стержня, концы которого закреплены в корпусе, а на средней части, прижатой к ротору, закреплен настоящий магнит, рядом с которым установлены два электромагнита, расположенные друг к другу под углом и закрепленные в корпусе, при этом стержень выбран таким, что резонансная частота его изгибных колебаний равна частоте источника питания (см. а.с, СССР, № 706913, кл. Н 02 J/ П/ОО).
Недостатком данного устройства является наличие фрикционной накладки и подвод электрической энергии извне.
Известен вибродвигатель, содержащий корпус, ротор и волновую передачу, состоящую из деформируемого элемента и электромеханического привода, при этом электромеханический привод выполнен в виде постоянных магнитов, укрепленных на деформируемом элементе равномерно по окружности, напротив которых установлены электромагниты (см. а.с. СССР № 721887, кл. Н 02/1/11/00).
Недостатком данного вибродвигателя является наличие подвода электрической энергии извне.
Наиболее близким по технической сущности и принятый авторами за прототип является двигатель постоянного тока, содержащий статор, включающий станину и главные полюса, и ротор, состоящий из вала и сердечника с обмоткой и щеточно-коллекторный узел (см.
МПК Н 02 УП/ОО - 2 -
Кацман М.М. Электрические машины. Учеб. для учащихся электро-. техн.спец, техникумов - 2-е изд.перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1990. - с.321).
Недостатком данного двигателя является сложность конструкции, невысокая надежность, высокая стоимость, повышенная пожароопасность.
Цель предлагаемой полезной модели сводится к следующему: создание крутящего момента на валу без использования внешних источников электрической энергии, только за счёт энергии постоянных магнитов, что приводит к упрощению конструкции, повышению надежности, относительно невысокой стоимости, абсолютной пожаробезопасности.
Поставленная цель достигается с помощью известного магнитного двигателя, содержащего ротор, при этом он дополнительно снабжен кулачковым диском, магнитеФмеханическим преобразователем и маховиком, причём ротор, кулачковый диск и маховик установлены на одном валу, а ротор выполнен в виде диска и снабжён магнитами, которые установлены по окружности диска, причём количество магнитов может быть от четырех до восьми, а количество кулачков кулачкового диска равно количеству магнитов ротора, при этом по окружности к боковой поверхности кулачкового диска прижимаются магнито-механические преобразователи, последний cocfoит из стойки с цилиндром и конической шестерни на нём, с которой сопряжена другая коническая шестерня, на оси которой закреплён магнит, а в теле цилиндра по окружности боковой поверхности выполнен паз квадратного сечения пилообразной формы, в который установлена вращающаяся ось, при этом цилиндр выполнен с возможностью вращения в одну сторону,
9{-f7HW
На фиг.З дан паз цилиндра магнито-механичесного преобразователя с вращашейся эеью.
На фиг.4 дано разложение еил на нулачяе кулачкового диска.
Рассматривается яонструнция магнитного двигателя, состоящего из четырёх рабочих секций.
Магнитный двигатель состоит из вала I, на котором жестко закреплён кулачковый диен 2, ЕФИ этом высота кулачка обозначена через 7, причём поверхность кулачка эквидистантна поверхности кулачкового диска 2 в районе угла  , а высота подъема находится в пределах О - 45° в районе углов у6 и б , при этом углы / /3   равны по 15° из результатов расчета, а радиус диска 2 принят равным 47. Последовательно с кулачковым диском 2 на шлицах (на фиг. не показано), которые служат для пуска, останова и регулировки мощности, установлен диск 3 ротора, на диске 3 ротора закреплены четыре постоянных, симметрично расположенных по периметру окружноети дисяа 2, разноименными друг к другу полюсами магниты 4t причём расстояние от оси вала I до оси магнитов 4 равно 16 7 , а толщина магшята 4 равна от 0,57 до Z .Магнито-механический преобразователь состоит из стойки 5, прижимаемой пружиной 6 я яулачяовему диску 2 и которые выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения на расстояние Т . Пружины 6 регулируются ва одну жесткость. Стойка 5 расположена в одной плоскости с яулачновым днсяом 2 под углом 60 друг к другу, таким образом на четыре сеяции приходится двадцать четыре стойки 5. Расположив стойяи 5 яаждой сеяции сдвинутьши на 15° относительно соседней, получают режим свободного колебания пружин 6. На стойке 5 расволожея вращающийся цилиндр 7 с пилообразHiai пазом под углом 45° по ояружвости цилиндра с высотой подъема равной  . Щлиндр 7 уставовлеи с возможностью вращения в одну сторону, при этом в ааз цнляядаа 7 установлена вращающаяся ось 8, - 3 заирепленная на норнуее. К цилиндру 7 прикреплена коничееная шестерня 9, которая свнряжена с ноничевной шестерней 10 и жестко закрепленная на оси 11. Соотношение зубьев шестерён 9,10 относятся как  g  10     закреплена на стойке 5 и свободно вращается в одну сторону. На оси IT закреплён магнит 12, длина которого равна 27: а толщина 0,57. Ширина магнитов 4,12 одинакова. На валу I жестко закреплён маховик 13, служащий для полной передачи энергии пружин 6 в режиме свободного колебания, плавности работы. Расстояние между секциями должно быть таким, чтобы исключить взаимное влияние магнитных полей соседних секций.
1Лагнитный двигатель работает следующим образом.
Рассмотрим рабочий цикл, который происходит в районе угла МОК равном 90°, в районе угла Л машит 4 отталкивается от магнита 12, а рядом расположенный магнит 4 притягивается к магниту 12. На диске 3 возникает вращательный момент против часовой стрелки. В районе угла /б стойяа 5 набегает на кулачок поднимается, затем цилиндр 7, поднимаясь, поворачивается на 60° вместе с шестерней 9, последняя проворачивает шестерню 10 вместе с магнитом 12 на 180° по часовой стрелке. В районе угла i/ магнит 12 не вращается и вызывает вращательный момент на диске 3 против часовой стрелки (фиг.2). В районе угла стойка 5 сбегает с кулачка кулачкового диска 2, цилиндр 7, опускаясь, поворачивается на 60° вместе с шестерней 9, которая проворачивает шестерню 10 вместе с магнитом 12 на 180° по часовой стрелке (фиг.2). В районе углов / и J/ , когда магнит 4 ше вращается на дискеЗ, вращательный момент не вызывает соммення. Раесмотрим взаимодействие магнитов 4,12 в районе углов  и  . По третьему закону Ньютона силы взаимодействия двух тяг (ма1Шито1 4,12) равны, направлены по одной прямой в противоположные стороны и приложены к разным те- 4 лам. В районе углов & и О при развороте магнита 12 возникают противодействующие развороту силы. Рассчитаем силы на зубьях шестерён 9 и 10.
Мд    где / 16 Z - .-рашетояние от оси вала I до оси магнита 4,
М  Лтб ,где Мд - момент на диене 3;
Р - сила взаимодействия магнитов, отсюда
F  () : (47)  4/ - сила в районе кулачка кулачкового
диска 2.
р  р -f-uf  сила,действующая на стойку 5,
где 4Ь, .
Рассчитаем диаметр цилиндра 7
бг /П; 2T
Диаметр шестерни 9 взят равным диаметру цилиндра 7, тогда усилие
на зубе шестерни 9 больше или равно 4 -/-, то есть F д   Р
Рассчитаем усилие на зубе шестерни 10
Mj2   - противодействующий момент магнита 12
flQ  (PZ ):(г :3)  З/С
, 4 3
Усилие со стороны шестерни 9 больше, чем со стороны шестерни 10, значит магнит 12 проворачивается по часовой стрелке. Рассмотрим случай, когда момент на магните 12 увеличивается в два раза. Допустим момент на магните 12 в два раза больше, тогда /JQ  б/-, в таком случае можно увеличить диаметр диска 3 до 24 Z , не меняя магнита 12 и увеличив длину магнита 4, тогда
/7 рд р П П
К-  6А  Ад таним образом в худшем случае на
диске 3 в районе у лов/6 и б  вращательный момент на малых участках будет равен нулю, где угол подъема кулачка  45°. В остальных точках угла МОК сила взашодействия магнитов создает вращательный момент на диене 3 против часовой стрелки. Диаметр шестерен 9 и 10 значения не имеет, основным является передаточное от- 5 ношение 3:1.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
-создание крутящего момента на валу без использования внешних источников электрической энергии, а только за счёт энергии постоянных магнитов;
-повышение надежности;
-невысокая стоимость;
-абсолютная пожаробезопасность и экологическая чистота;
-упрощение конструкции;
-невысокая материалоемкость, длительный срок использования.
Авторы:  А.Е.Симоненко
В.В.Клевцов