ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО, ВЫПОЛНЕННОЕ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ОБРАТИМОЙ РАБОТЫ В КАЧЕСТВЕ ГЕНЕРАТОРА И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1. Электромагнитное устройство (10), выполненное с возможностью обратимой работы в качестве генератора и электродвигателя, содержащее
ротор (12; 12'), вращающийся вокруг оси и несущий множество магнитов (14; 14', 14'а, 14'b; 140), распределенных через одинаковые интервалы и с чередующимися ориентациями в, по существу, кольцеобразной структуре,
статор (16, 20а, 20b, 18, 22а, 22b; 16', 18', 20', 22'), содержащий, по меньшей мере, один набор магнитных ярм (16, 18; 16', 18'), каждое из которых имеет пару выступающих плеч (17а, 17b, 19a, 19b; 7), которые проходят к магнитам (14; 14', 14'а, 14'b; 140) и несут соответствующую катушку (20а, 20b, 22а, 22b; 20', 22'; 21) для электрического соединения с использующимся устройством или силовым драйвером, причем магнитное ярмо (16, 18; 16', 18'; 6) в единственном или каждом наборе является частью одной и той же замкнутой магнитной цепи, совместно с парой магнитов (14; 14', 14'а, 14'b; 140), противолежащих плечам (17а, 17b, 19a, 19b; 7) ярма в заданный момент времени, и воздушным зазором, отделяющим ярмо от магнитов,
отличающееся тем, что магнитные ярма (16, 18; 16', 18'; 6) установлены независимо на опорах (54), которые выполнены с возможностью регулирования в осевом и радиальном направлениях для статического и динамического регулирования положений отдельных ярм (16, 18; 16', 18'; 6) относительно магнитов (14; 14', 14'а, 14'b; 140).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опоры (54; 70) выполнены с возможностью регулирования в осевом и радиальном направлениях посредством поступательного движения вдоль трех взаимно перпендикулярных осей.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опоры (54; 70) дополнительно выполнены с возможностью регулирования посредством поворотного движения вокруг, по меньшей мере, одной оси.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что опоры (54; 70) выполнены с возможностью регулирования посредством поворотного движения вокруг трех осей.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что статор (16, 20а, 20b; 16', 20') включает в себя один набор (16; 16') магнитных ярм.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что ротор (12; 12') выполнен из ферромагнитного материала, а магнитная цепь содержит пару магнитов (14; 14'; 14'а, 14'b; 140) и одно ярмо (16; 16'), обращенное к этой паре магнитов, и замкнута посредством ротора (12; 12') и воздушного зазора, отделяющего ярмо от магнитов.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что ротор (12; 12') в областях, не занятых магнитами (14; 14'; 14'а, 14'b; 140), выполнен из неферромагнитного материала, магниты (14; 14'; 14'а, 14'b; 140), обращенные к одному и тому же ярму, соединены ферромагнитными элементами (61), а магнитная цепь содержит пару магнитов (14; 14'; 14'а, 14'b; 140) и одно ярмо (16; 16'), обращенное к этой паре магнитов, и замкнута посредством ферромагнитных элементов (61) и воздушного зазора, отделяющего ярмо от магнитов.
8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магниты (14; 14'; 14'а, 14'b; 140) наклеены на поверхность ротора (12; 12'), обращенную к ярмам (16; 16').
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор (12, 12') в областях, не занятых магнитами (14; 14'; 14'а, 14'b; 140), выполнен из неферромагнитного материала, статор (16, 20а, 20b, 18, 22а, 22b; 16', 18', 20', 22') включает в себя первый набор и второй набор магнитных ярм (16, 18; 16', 18'; 6), расположенных симметрично относительно ротора (12, 12'), а магнитная цепь содержит пару соседних магнитов (14; 14'; 14а, 14b; 140) и одно магнитное ярмо (16, 18; 16', 18'; 6) в каждом из первого и второго наборов.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что магниты (14; 14', 14'а, 14'b; 140) представляют собой намагниченные области в роторе (12; 12'), и они образуют последовательность чередующихся противоположных полюсов на поверхностях ротора, обращенных к ярмам (16, 18; 16', 18'; 6).
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ярма (16, 18; 16', 18'; 6) расположены перед одной дугой или некоторого количества дискретных дуг магнитов в кольце магнитов.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ярма (16, 18; 16', 18'; 6) распределены перед всеми кольцами магнитов.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что ротор (12; 12') несет некоторое количество М магнитов (14; 14', 14'а, 14'b; 140), выбранное из:
2N, где N - количество магнитных ярм (16, 18; 16', 18'; 6) в единственном или каждом наборе;
четного числа, отличающегося от 2N.
14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушка (20а, 20b, 22а, 22b; 20', 22'; 21) каждого плеча (17а, 17b, 19a, 19b; 7) ярма индивидуально соединена с использующимся устройством или силовым драйвером.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что катушки (20а, 20b, 22а, 22b; 20', 22'; 21) плеч (17а, 17b, 19a, 19b; 7), имеющие одинаковое геометрическое фазовое соотношение с противолежащим магнитом (14; 14'; 14'а, 14'b), соединены друг с другом внутри устройства и имеют общее соединение с использующимся устройством или силовым драйвером.
16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что катушки (20а, 20b, 22а, 22b; 20', 22'; 21) чередующихся плеч (17а, 17b, 19a, 19b; 7), имеющие одинаковое геометрическое фазовое соотношение с противолежащим магнитом (14; 14'; 14'а, 14'b; 140), соединены друг с другом внутри устройства и имеют соответствующее общее соединение противоположными фазами с использующимся устройством или силовым драйвером.
17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что катушки (20а, 20b, 22а, 22b; 20', 22'; 21), по меньшей мере, некоторых плеч (17а, 17b, 19a, 19b; 7) соединены с использующимся устройством, а катушки, по меньшей мере, некоторых других плеч (17а, 17b, 19a, 19b; 7) соединены с силовым драйвером.
18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ярма (16, 18; 16', 18'; 6) несут первую катушку (20а, 20b, 22а, 22b; 20', 22'; 21) для электрического соединения с использующимся устройством или силовым драйвером и вторую катушку, работающую как детектор обратной связи.
19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор (12') представляет собой цилиндрическое тело, имеющее множество магнитов (14'а, 14'b) на своей боковой поверхности, и это множество магнитов расположено в двух параллельных рядах (14'а, 14'b) на боковой поверхности, при этом магнит в одном ряду имеет ориентацию, противоположную соседнему магниту в другом ряду, а каждое ярмо (16') расположено так, что оказывается перемычкой для обоих рядов магнитов (14'а, 14'b).
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что каждое ярмо (16') и соответствующая пара магнитов (14'а, 14'b), для которых это ярмо служит перемычкой, расположены с наклоном относительно образующих ротора (12').
21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плечи (17а, 17b, 19а, 19b; 7) и магниты (14; 14'; 14'а, 14'b; 140) имеют форму поперечного сечения, выбранную из группы, состоящей из круглого поперечного сечения, некруглого криволинейного поперечного сечения, вогнутого многоугольного поперечного сечения, выпуклого многоугольного поперечного сечения, в частности квадратного или прямоугольного, и при этом торцевые области магнитов (14; 14'; 14'а, 14'b; 140) и плеч (17а, 17b, 19а, 19b; 7) имеют подобные размеры.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что плечи (17а, 17b, 19а, 19b; 7) и магниты (14; 14'; 14'а, 14'b; 140) имеют разные формы поперечного сечения.
23. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магниты являются магнитными телами (140), имеющими форму, выбранную из:
формы клина;
формы многогранника с четырехугольными основаниями, соединенными наклонными боковыми поверхностями, причем наклоны двух пар противоположных боковых граней таковы, что они образуют противоположные скосы пластины;
формы усеченного конуса.
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что соседние магниты (140) имеют размещенные между ними скошенные фиксирующие элементы, имеющие дополняющий скос по отношению к тому, который определяется противолежащими поверхностями соседних магнитов (140).
25. Устройство по п.23, отличающееся тем, что соседние магниты (140) имеют размещенные между ними упругие или эластомерные фиксирующие элементы (60), действующие по касательной.
26. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое плечо (7) ярма включает в себя основание (7с) для прикрепления его к опоре, шток (7b), проходящий от основания (7с) к магнитам (14'; 140) и имеющий намотанную на него катушку (21), и головку (7а), соединенную с концом штока, противоположным основанию (7с), и при этом головка имеет больший размер поперечного сечения, чем габаритный размер поперечного сечения штока (7b) и катушки (21), и расположена таким образом, что скрывает катушку (21) от противолежащего магнита (14'; 140).
27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что каждое ярмо (6) содержит пару индивидуально установленных плеч (7), определяющих угол, открывающийся к магнитам (14'; 140), и при этом между основаниями (7с) двух соседних плеч (7), принадлежащих соответственно двум соседним ярмам (6), предусмотрен зазор (77).
28. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плечи (17а, 17b, 19a, 19b) ярм соединены посредством элемента, имеющего длину, равную поперечному размеру плеча, а торцевые стороны соседних плеч в соседних ярмах (16, 18; 16', 18') разнесены на расстояние, равное поперечному размеру плеча.
29. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магнитные ярма (16, 18) выполнены из материала, выбранного из следующей группы: ферриты с высокой магнитной проницаемостью, низким остаточным намагничиванием и низким магнитным сопротивлением; кремнистая листовая сталь; Ni-Zn- или Mn-Zn-ферриты; Mn-Ni-материалы.
30. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опоры (54) ярм (16) снабжены элементами (50) качения, выполненными с возможностью взаимодействия с поверхностью ротора для поддержания воздушных зазоров (24, 26) между ярмами (16, 18) и магнитами (14) постоянными и для компенсации осевых и радиальных колебаний ротора (12).
31. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ярма (16) связаны с детекторами (86) температуры и детекторами (88) положения, соединенными со схемами (90) обработки и управления, выполненными с возможностью активизации средств (82, 92) смещения на опорах (54) для изменения зазора и/или степени перекрытия между магнитами (14) и противолежащими плечами (17), чтобы изменять связанное напряжение в отдельных катушках (20) в ответ на детектируемые температуры и/или положение.
32. Устройство по п.30, отличающееся тем, что магнитные ярма (16, 18; 16', 18'; 6) вместе с их катушками (20, 22; 21), их опорами, поддерживающими и регулирующими блоками (52) для элементов (50) качения, детекторами (86, 88) и схемами (90) обработки и управления заключены в слое (70) смолы, возможно с порошковыми материалами, увеличивающими удельную теплопроводность.
33. Устройство по п.31, отличающееся тем, что магнитные ярма (16, 18; 16', 18'; 6) вместе с их катушками (20, 22; 21), их опорами, поддерживающими и регулирующими блоками (52) для элементов (50) качения, детекторами (86, 88) и схемами (90) обработки и управления заключены в слое (70) смолы, возможно с порошковыми материалами, увеличивающими удельную теплопроводность.
34. Устройство по п.32 или 33, отличающееся тем, что слой (70) смолы снабжен теплоотводящим элементом.
35. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (10) встроено в крыльчатку устройства, приводимого в действие движением текучей среды.
36. Устройство, содержащее крыльчатку, приводимую в действие движением текучей среды, отличающееся тем, что крыльчатка имеет встроенное в нее устройство (10) по любому из пп.1-35.
37. Устройство по п.36, отличающееся тем, что указанное устройство выбрано из группы, состоящей из: турбины, в частности для двигателей воздушных или морских судов, винтов движителей для авиационных или морских применений, насосов для газовых трубопроводов, воздушных генераторов.