ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателям с иснользованием магнитных средств, и может быть иснользована в качестве привода для получения механической энергии.
Известен магнитный двигатель малой мощности, содержащий корпус, внутри которого установлены статор и ротор; ротор выполнен из отдельных магнитов, размещенных на наружной поверхности ротора с чередованием разноименных полюсов, обращенных к оси ротора; статор выполнен из трех одинаковых блоков, разнесенных относительно наружной поверхности ротора; каждый блок статора собран из постоянного магнита, к концам которого прикреплены шестерни, установленные на осях в корпусе двигателя; на оси ротора установлено тормозное устройство, а торцы ротора выполнены в виде зубчатых колес.
МПК :Н02К 21/00
,
находящихся в зацеплении с шестернями блоков статора, см. заявку на выдачу патента Российской Федерации № 92001907 по кл. Н02К 21/00, от 23.10.92.
Этот магнитный двигатель имеет невысокую мощность, вследствие того, что полезное усилие взаимодействия магнитов его ротора и статоров невелико из-за большой зоны дальнего действия, а также вследствие наличия тормозящих элементов.
Известен магнитный двигатель, содержащий корпус, неподвижный и подвижный магнитные блоки, выполненные в виде колец, привод, соединенный с подвижным магнитным блоком, и механизм отбора мощности, включающий вал отбора мощности и ферромагнитные элементы; магниты в блоках размещены с интервалами и чередованием их полюсов; ферромагнитные элементы механизма отбора мощности выполнены с возможностью силового взаимодействия с магнитами подвижного и неподвижного блоков, см, патент Российской Федерации №2145764 по кл.Н02К 21/04 от 28.12.98.
Недостатком этого двигателя является невысокий КПД из-за инерционности элементов магнитной системы.
Известен двигатель с постоянными магнитами, содержащий дисковые статоры, между которыми расположен дисковый ротор; статоры и ротор составлены из постоянных магнитов, разделенных интервалами.
Статоры выполнены в виде дв) разноименно намагниченных колец постоянных магнитов, разделенных немагнитным кольцом и шунтированных кольцом из магнитомягкого материала; ротор содержит постоянные магниты, установленные в радиальных пазах колец диска ротора, разделенных немагнитным кольцом; постоянные магниты ротора в поперечном сечении имеют форму сектора, по дуге которого они намагничены, установлены в пазы симметрично относительно центральной плоскости симметрии диска ротора, перпендикулярной оси вращения; постоянные магниты одноименных пазов колец ротора и противолежащие постоянные магниты статора намагничены встречно, см. заявку на выдачу патента Российской Федерации № 94007804 по классу Н02К 21/02, от 02.03.94.
Данное техническое решение принято за прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком этого технического решения является то обстоятельство, что кольца постоянных магнитов статора выполнены сплошными, вследствие чего полезное усилие взаимодействия магнитов ротора и статоров невелико; кроме того, в конструкции двигателя не предусмотрены элементы, замыкающие магнитное поле внутри двигателя, что обусловливает большое поле рассеяния. Перечисленные обстоятельства не позволяют достичь высокого КПД.
В основу настоящей нолезной модели положено решение задачи создания экологически чистого двигателя с высоким КПД, который мог бы работать в автономном режиме, без источника питания.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что в двигателе с постоянными магнитами, содержащем дисковые статоры, между которыми расположен дисковый ротор, в котором статоры и ротор составлены из постоянных магнитов, разделенных интервалами, статоры и ротор снабжены набранными из отдельных пластин ферромагнитными элементами, представляющими собой кольца с радиальными пазами, при этом каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами, постоянные магниты статоров и ротора установлены в пазах ферромагнитных элементов, причем постоянные магниты в сечении имеют форму части сектора, соответствующую форме пазов ферромагнитных элементов, в которых они установлены, при этом магниты статора со стороны, обращенной к ротору, имеют выступы, расположенные вдоль их центральной оси, между которыми установлены дополнительные ферромагнитные элементы, набранные из отдельных пластин, представляющих собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме выступов постоянных магнитов, причем статоры имеют одинаковое количество постоянных магнитов, намагниченных по дуге части сектора и 4
размещенных с чередованием расположения их полюсов, а постоянные магниты ротора намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, при этом магниты статоров расположены друг относительно друга в шахматном порядке; статоры и ротор могут быть снабжены кольцами из ферромагнитного материала, установленными по внешнему контуру статоров и ротора.
Заявителю не известны какие-либо источники информации, содержащие сведения о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели. Это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию новизна.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - внешний вид двигателя с постоянными магнитами, вид в
аксонометрии; на фиг. 2 - ферромагнитный элемент, в пазах которого установлены
постоянные магниты статоров, вид в плане; на фиг. 3 - ферромагнитный элемент, в пазах которого установлены
выступы постоянных магнитов статоров, вид в плане; на фиг. 4 - ферромагнитный элемент, в пазах которого установлены
постоянные магниты ротора, вид в плане, на фиг. 5 - постоянный магнит статоров, вид со стороны, обращенной к
-.. 5
на фиг. 6 - внешний вид двигателя с кольцами по внешним контурам статоров и ротора.
Двигатель с постоянными магнитами содержит дисковые статоры 1, между которыми расположен дисковый ротор 2, ферромагнитные элементы 3,4,5 и вал 6. Ротор 2 насажен на вал 6, а статоры 1 закреплены на валу 6 с помош;ью подшипников 7.
Статоры 1 содержат ферромагнитные элементы 3, набранные из отдельных пластин 8 (Фиг.2), представляющих собой кольца с радиальными пазами; каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами. В пазах ферромагнитных элементов 3 установлены постоянные магниты 9, которые в сечении имеют форму части сектора, соответствующую форме пазов ферромагнитных элементов 3. Постоянные магниты 9 статоров 1 намагничены по дуге части сектора и со стороны, обращенной к ротору 2, имеют выступы 10, расположенные вдоль их центральной оси (фиг.5). Между выступами 10 установлены дополнительные ферромагнитные элементы 5, набранные из отдельных пластин 11 (фиг.З), представляющих собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме выступов 10 постоянных магнитов 9. Статоры 1 имеют одинаковое количество постоянных магнитов 9, размещенных с чередованием расположения их полюсов. Статоры 1 относительно друг друга размещены
(ofy 6
таким образом, что содержащиеся в них магниты 9 расположены друг относительно друга в шахматном порядке.
Ротор 2 содержит ферромагнитные элементы 4, набранные из отдельных пластин 12 (фиг.4), представляющих собой кольца с радиальными пазами; каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами. В пазах ферромагнитных элементов 4 установлены постоянные магниты 13, которые в сечении имеют форму части сектора, соответств)аощую форме пазов ферромагнитных элементов 4. Постоянные магниты 13 ротора 2 намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, т.е. положительными полюсами 2 одному статору 1, а отрицательными - к другому. Постоянные магниты, в частности, могут быть выполнены из магнитотвердого материала, например, ЮНДК-35Т5БА.
Статоры 1 и ротор 2 могут быть снабжены кольцами 14 из ферромагнитного материала, установленными по внешнему контуру статоров 1 и ротора 2 (фиг. 6), что позволяет увеличить КПД двигателя за счет уменьшения полей рассеяния.
Двигатель работает следующим образом.
Общеизвестно, что противоположные полюсы магнитов притягиваются, а одноименные - отталкиваются с силой, обратно 1
пропорциональной четвертой степени межцентрового магнитополюсного расстояния. В заявляемом двигателе использовано следующее свойство: при ближнем взаимодействии магнита с совмещенными полюсами (магнита 9 статора, намагниченного по дуге сектора) с одним из полюсов второго магнита (магнита 13 ротора 2) при удалении и изолировании четвертого свободного полюса магнита 9, движение происходит таким образом, чтобы полюс второго магнита (магнита 13 ротора 2) подошел к краю противоположного полюса магнита 9 совмещенных полюсов, но с внутренней стороны. В это время ферромагнитные элементы 5 статоров I выполняют роль экранирующего контура и перекрывают (нейтрализуют) поле в зоне отталкивания одноименных полюсов магнитов 9 и 13.
Отрицательный полюс магнита 13-2 ротора 2, взаимодействуя в ближней зоне с двумя полюсами магнита 9-3 статора 1, тянет магнит 13-2 по часовой стрелке до совмещения потенциально-энергетических краев противоположных полюсов, при достижении которых силу, движущую ротор по часовой стрелке, развивают положительный полюс магнита 13-3 ротора 2 и магнита 9-1 статора 1. При этом ферромагнитные элементы 5 статоров 1 выполняют роль экранирующего контура и перекрывают (нейтрализуют) поле в зоне отталкивания одноименных полюсов магнитов. Под воздействием силы притяжения разноименных полюсов движущихся магнитов 13 ротора 2 и магнитов 9 одного из статоров 1
происходит поворот ротора 2 на определенный угол. При этом, вследствие того, что магниты 9 статоров 1 расположены в шахматном порядке, сближаются разноименные полюсы движущихся магнитов 13 ротора 2 с магнитами 9 другого статора 1, что приводит к повороту ротора еще на некоторый угол. В результате взаимодействия магнитных потоков постоянных магнитов 13 ротора 2 с магнитными потоками постоянных магнитов 9 статоров 1 возникает механическая сила, под действием которой ротор 2 начинает вращаться.
Каждый раз в процессе взаимодействия магнитов статора с движущимися магнитами ротора производится работа, приводящая к истощению запасенной магнитной энергии, которая возобновляется извне двумя путями: заменой постоянных магнитов или путем перемагничивания.
Двигатель работает без подвода электроэнергии, обеспечивает экологически чистый процесс преобразования энергии постоянных магнитов в механическую энергию.
Двигатель весьма прост по конструкции, дешев и может быть изготовлен промышленным способом из известных материалов с использованием известных технических средств, технологий, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость.