ЕМКОСТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
CAPACITANCE ENGINE

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в исследованиях электростатических сил по электростатике, а также в практических целях как двигатель небольшой мощности.
Известны варианты электростатических двигателей (Патент РФ №2225066, кл. H02N 1/00, 2004 г.), содержащих тело вращения из диэлектрика, расположенное на оси, относительно тела вращения установлены прямые металлические электроды с размерами не больше радиуса тела вращения. По первому варианту каждый электрод перпендикулярен радиусу тела вращения, составляет с касательной к окружности угол α и расположен над диэлектриком с зазором. Согласно второму варианту каждый электрод перпендикулярен радиусу тела вращения, составляет с касательной к окружности угол α, расположен над диэлектриком с зазором и металлическая ось тела вращения является дополнительным электродом. Согласно третьему варианту в электростатическом двигателе, содержащем тело перемещения из диэлектрика, относительно тела перемещения установлены прямые металлические электроды, которые расположены в плоскости параллельно телу перемещения и наклонены к нему под углом α с зазором в сторону, противоположную направлению движения.
Недостатком таких двигателей является невозможность регулирования величины воздушного зазора между подвижным элементом и электродами статора.
Известна конструкция (патент РФ №2198409, кл. G01R 5/28, 15/00, 19/00, бюл. №4, 2003), состоящая из диэлектрического корпуса, подвижного элемента в виде цилиндрического диэлектрика, выполненного из фибры, расположенного на оси, которая закреплена с возможностью вращения в подшипниках, при этом ось с одного конца связана с корпусом посредством спиральной пружины. Электроды установлены под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента, теоретически и экспериментально выбранного для фибры равным 50°. Отсчетное устройство состоит из круговой шкалы, нанесенной на торец подвижного элемента, световода отсчета с неподвижным указателем и световода подсветки шкалы, торец которого освещен миниатюрной лампой накаливания. Выводы электродов соединены с измерительными клеммами.
Недостатками такой конструкции являются невозможность регулирования угла наклона электродов относительно нормали к поверхности подвижного элемента и ограниченные функциональные возможности.
Известна конструкция (патент РФ №2198409, дата публикации 10.02.2003, кл. G01R 5/28, 15/00, 19/00, бюл. №4, 2003), состоящая из диэлектрического корпуса, подвижного элемента в виде цилиндрического диэлектрика, выполненного из фибры, расположенного на оси, которая закреплена с возможностью вращения в подшипниках, при этом ось с одного конца связана с корпусом посредством спиральной пружины. Электроды установлены под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента, теоретически и экспериментально выбранного для фибры равным 50°. Отсчетное устройство состоит из круговой шкалы, нанесенной на торец подвижного элемента, световода отсчета с неподвижным указателем и световода подсветки шкалы, торец которого освещен миниатюрной лампой накаливания. Выводы электродов соединены с измерительными клеммами.
Недостатками такой конструкции являются невозможность регулирования угла наклона электродов относительно нормали к поверхности подвижного элемента и ограниченные функциональные возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является емкостный двигатель (патент РФ №2330374, кл. H02N 1/08, публикация патента: 27.07.2008, содержащий диэлектрический корпус, вал, закрепленный с возможностью вращения в подшипниках, на котором расположен диэлектрический подвижный элемент, выполненный из фибры, металлические электроды, установленные под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента, диэлектрический подвижный элемент имеет возможность линейного перемещения и выполнен в виде конуса, установленного внатяг на вал, который при помощи болтов и подшипников входит в подвижную стойку, скользящую по общему основанию, при этом металлические электроды расположены радиально, а их стержни с одного конца закреплены внатяг в первом диэлектрическом фланце, а другой конец каждого стержня проходит сквозь второй диэлектрический фланец, в котором, а также в диэлектрическом корпусе при помощи подшипников установлен вал с размещенным внатяг зубчатым колесом для изменения угла наклона металлических электродов относительно образующей поверхности подвижного элемента.
Недостатком ближайшего аналога являются сложность, ненадежность конструкции.
Задача изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности, снижение массогабаритных показателей.
Технический результат - регулирование угла наклона электродов относительно касательной к поверхности подвижного элемента, регулирование рабочего зазора между электродами и подвижным элементом.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в емкостном двигателе, содержащем подвижный элемент в виде полого диэлектрического цилиндра, металлические электроды, расположенные вокруг ротора, введены кольца регулирования зазора, имеющие сквозные дугообразные пазы, установленные на подшипниковых щитах и защищенные от внешних воздействий крышками подшипников, соединенные между собой планками, а также кольцо регулирования наклона электродов, установленное на переднем подшипниковом щите.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 изображено сечение А-А, иллюстрирующее конструкцию колец регулирования зазора, на фиг. 3 показаны регулируемый угол α наклона электродов и угол β поворота кольца регулирования угла наклона электродов α.
Емкостный двигатель с диэлектрическим ротором содержит подвижный элемент в виде полого диэлектрического цилиндра 1, металлические электроды 2 (фиг. 1), расположенные вокруг ротора, оси которых располагаются в направляющих отверстиях подшипниковых щитов, кольцо регулирования наклона электродов 3, установленные на подшипниковых щитах 4, 5 кольца регулирования зазора 6 (фиг. 1), 7 (фиг. 2) (имеющие сквозные дугообразные пазы), соединенные между собой планками 8, диэлектрический корпус 9 (фиг. 1).
Двигатель работает следующим образом. На электроды 2 подается высоковольтное напряжение переменного тока. В результате в рабочем пространстве емкостного двигателя возникают тангенциальные силы, действующие на ротор 1, находящийся в электрическом поле, создаваемом множеством зарядов и распределенном в воздушном зазоре произвольно сложной формы. Кроме того, в рабочем пространстве емкостного двигателя создается вращающее электрическое поле, являющееся источником дополнительных вращающих сил, имеющих определенное направление действия. Таким образом приводится во вращение подвижный элемент.
Достоинством конструкции разрабатываемого емкостного двигателя является возможность регулирования зазора 5 между электродами 2 и ротором 1, что позволяет регулировать крутящий момент на валу емкостного ЭМПЭ, а также угла  α поворота электродов по отношению к поверхности ротора, что в свою очередь позволяет регулировать скорость вращения ротора и обеспечивать реверс.
Зазор δ=(0,5…1,5) мм между электродами 2 и ротором 1 обеспечивается поворотом пары колец 6 и 7 на угол γ=(60…105)°. Угол α=(1…179)° обеспечивается поворотом кольца 3 на угол β=(0…90)°.
Итак, заявляемое изобретение обладает простотой исполнения, высокой надежностью, технологичностью, малыми массогабаритными показателями.