БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
CONTACTLESS DC MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к бесконтактным машинам постоянного тока. Наиболее близко по технической сущности к предлагаемому двигателю относится бесконтактная машина постоянного тока, в качестве ротора которой служит постоянный магнит. Названный аналог по физической природе является фактически машиной переменного тока. Наличие в ней полупроводниковых приборов не только существенно снижает надежность и ресурс ее работы, но и повышает себестоимость изготовления.
Технический результат заявленного изобретения состоит в том, что оно позволяет существенно повысить надежность, ресурс его работы и снизит себестоимость.
Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции бесконтактного двигателя постоянного тока отсутствуют всякие полупроводниковые преобразователи, в том числе выпрямители и инверторы.
Предложенный бесконтактный двигатель постоянного тока, содержащий статор и ротор, разделенные между собой воздушными зазорами, отличается тем, что статор состоит из двух диаметрально противоположно расположенных друг к другу катушек, образованных из внутренних, соединенных с внешним источником постоянного напряжения обмоток и из внешних, соединенных с обмоткой якоря источника управляющего тока обмоток, через которые свободно могут проходить два диаметрально противоположно расположенные друг к другу между внешним немагнитым и внутренним ферромагнитным кольцами ротора вогнутые плоские постоянные магниты, северные полюсы которых плотно прижаты первым кольцом, а южные плотно приклеены к поверхности второго кольца ротора, которое свободно может двигаться по кругу на четырех роликах и которое связано через два фрикционных редуктора с центральным немагнитым колесом, на оси которого установлен также крестообразный, образованный из четырех постоянных магнитов и ферромагнитного цилиндра индуктор источника управляющего тока.
На фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения:
1 - вогнутый плоский постоянный магнит
2 - внешняя обмотка статора
3 - внутренняя обмотка статора
4 - внешнее немагнитное кольцо ротора
5 - внутреннее ферромагнитное кольцо ротора
6 - центральное немагнитное колесо
7 - корпус двигателя
8 - ролик ферромагнитного кольца ротора
9 - фрикционный редуктор
10 - внешний магнитопровод источника управляющего тока
11 - обмотка якоря источника управляющего тока
12 - постоянный стержневой магнит индуктора - источника управляющего тока
13 - центральный магнитопровод источника управляющего тока.
Необходимо отметить, что предложенный БД состоит из двух частей. Непосредственно с самого двигателя (фиг.1) и источника управляющего тока (фиг.2) БД работает следующим образом. При подаче на внутренние обмотки статора 3 постоянного напряжения = U вогнутые плоские постоянные магниты 1 начинают втягиваться в катушки статора, так как в этот момент их северные полюса находятся в области южных полюсов первых. Тогда через фрикционный редуктор 9 получает движение центральное немагнитное колесо 6, которое, в свою очередь, передает движение индуктору источника управляющего тока, состоящего из центрального магнитопровода 13 и поставленных крест-накрест на последнего стержневых постоянных магнитов 12, так как они установлены на один общий вал с осью О÷О. При этом с обмотки якоря 11 источника управляющего тока начинает поступать ток на внешнюю обмотку статора 2 БД такого направления, что результирующая магнитная индукция катушки статора резко возрастет, что существенно увеличит втягивающую силу статора БД.
Через 1/8 часть оборота все полюса постоянных магнитов 12 индуктора источника управляющего тока окажутся вне зон его обмоток, а вогнутые плоские постоянные магниты 1 ротора БД - в серединах его катушек. В это время на внешних обмотках 2 катушек статора ток упадет до нуля. При этом вся движущая часть машины продолжает двигаться по инерции. Через 1/8 часть оборота этот ток увеличится до максимума, но противоположного направления. Тогда величины результирующих магнитных индукций катушек статора упадут почти до нуля, что позволяет легко преодолевать вогнутым плоским постоянным магнитам 1 ротора БД доведенные до минимума при этом электромагнитные барьеры. Через 1/8 часть оборота основные части вогнутых плоских магнитов будут вне катушек статора, а управляющий ток на внешних их обмотках 2 спадает до нуля. Через 1/8 часть оборота, то есть фактически через пол-оборота ротора после начала движения, процессы начинают повторяться. При вхождении постоянных магнитов 1 ротора в катушки статора управляющие токи на внешних обмотках 2 начинают резко возрастать, но уже со знаком плюс, и соответственно - результирующие величины магнитных индукций вторых, что, в свою очередь, способствует резкому возрастанию их втягивающих сил. Дальше процессы начинают повторяться, и ротор двигателя начинает вращаться.
В генераторном режиме БД работает следующим образом. При вращении общего вала посторонним двигателем постоянные магниты 1 ротора будут постоянно двигаться своими северными полюсами постоянно в одном направлении по отношению к внешним сторонам витков внутренних обмоток 3 статора. При этом в последних наводится ЭДС одного знака и направления. А южные полюса, как видно из фиг.1, заэкранированы общим ферромагнитным кольцом 5, и они в обмотках статора не могут наводить обратную ЭДС. Внешние обмотки статора 2 при этом должны быть отключены от обмоток источника управляющего тока 11. Тогда результирующее выходное напряжение машины будет с постоянным знаком, а величина его будет зависеть от скорости вращения ротора.
Источник информации
1. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1985 г.
2. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. М.: Энергия, 1972 г.
3. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986 г.
4. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. М.: Энергия, 1982 г.
5. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1990 г.