КОЛЬЦЕВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ
RING ELECTROMAGNET

Изобретение относится к электротехнике. Изобретение может быть использовано в промышленных производствах и в различных областях техники, где имеет место поднятие и перемещение особо массивных металлических предметов, которые не могут быть подняты обычными электромагнитами.
Из уровня техники известны электромагниты и приводы на магнитах (патенты на изобретения №№75097, 2224314, патенты на полезные модели №№94301, 101590, 101591 и др.), содержащие постоянные магниты и обеспечивающие преобразование электрической энергии в механическую энергию для перемещения грузов.
Недостатками технических решений по выше приведенным патентам являются значительные ограничения по величине и мощности одиночных электромагнитов, которые формируют устройства по упомянутым выше патентам, а также постоянная пульсация (от их полной силы до нуля) их поля, что приводит к снижению их среднего КПД. Предлагаемый же проект представляет собой сумму нескольких (по меньшей мере двенадцати) одинаковых по величине и мощности и соединенных последовательно и кольцеобразно электромагнитов, что позволяет использовать и их суммарную мощность, и их более высокий КПД, обусловленный более эффективным использованием непульсирующего вращающегося электромагнитного поля постоянной силы. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет получить технический результат, состоящий в повышении мощности и эффективности электромагнита.
Указанный технический результат обеспечивается существенными признаками заявляемого устройства, обусловленными как конструктивными особенностями устройства, так и его функциональными характеристиками.
Заявляемое устройство кольцевого электромагнита имеет кольцеобразную форму, а именно: кольцевой электромагнит выполнен в виде плоской металлической круглой платформы, по краям которой кольцеобразно установлены несколько, по меньшей мере, двенадцать одинаковых по величине и мощности обычных электромагнитов, соединенных между собой последовательно. Такая форма конструкции кольцевого электромагнита (далее - КЭМ) наряду с используемым электронно-распределительным устройством (ЭРУ) контактов обеспечивает возможность работы данного электромагнита не от переменного, а от постоянного тока. Эта возможность обеспечивается тем, что ЭРУ беспрерывно вращает два противоположных контакта проводников положительного и отрицательного тока по каждой паре из всех расположенных кольцеобразно контактов электромагнита, причем каждая из таких пар формируется контактами, расположенными на противоположных концах диаметра их кольца: включение противоположных контактов создает поле, в то время как круговое перемещение включающихся контактов создает вращение этого поля. И хотя поле этого кольцевого электромагнита также имеет свои зоны разной силы - от наибольшей до нулевой, но оно не пульсирует, исчезая полностью, как поле обычного электромагнита, а, вращаясь, оно постоянно находится в состоянии своей некоторой усредненной силы. Поэтому кольцевой электромагнит работает с более высоким КПД, по сравнению с обычными электромагнитами с пульсирующим полем, гораздо более эффективно преобразуя электрическую энергию в механическую энергию для перемещения грузов.
Особенности конструкции заявляемого устройства проиллюстрированы на Фиг. 1, где представлена его принципиальная схема. На Фиг. 1 используются следующие обозначения элементов:
1 - металлическая круглая платформа, или основа кольцевого электромагнита (КЭМ), на которой укреплены несколько (по меньшей мере, двенадцать) обычных одинаковой величины и мощности электромагнитов, соединенных последовательно;
2 - электронное распределительное устройство - ЭРУ;
3 - входящие в ЭРУ контакты постоянного положительного и отрицательного электрического тока;
4 - выходящие из ЭРУ и расположенные кольцеобразно 12 контактов для проводов, соединяющих ЭРУ и КЭМ (кольцеобразный электромагнит);
5-12 проводов, соединяющих контакты ЭРУ и КЭМ;
6 - электромагниты, как отдельные сектора КЭМ, соединенные между собой последовательно;
7 - провода между электромагнитами (или секторами КЭМ), соединяющие их последовательно;
8 - контакты КЭМ для проводов, идущих от ЭРУ;
9 - направления переключения контактов и вращения поля.
На Фиг. 1 в качестве примера соединения контактов ЭРУ и КЭМ пунктирными линиями показаны два провода, которые постоянно соединяют контакты ЭРУ и КЭМ, находящиеся и на ЭРУ, и на КЭМ на одинаковых позициях - 12 и 6 часов, то есть два показанных пунктирными линиями провода соединяют эти контакты симметрично. И все остальные 10 проводов, указанные на рисунке, также постоянно, аналогично и симметрично соединяют соответствующие контакты ЭРУ и КЭМ.
Электронно-распределительное устройство (ЭРУ) 2 является неотъемлемой конструктивной и функциональной частью заявляемого устройства. ЭРУ обеспечивает распределение и непрерывное поочередное, перемещаемое по кругу соединение положительного и отрицательного контактов электрического тока с каждой парой контактов, противоположно расположенных по окружности кольцевого корпуса заявляемого устройства.
Электронное распределительное устройство (ЭРУ) кольцевого электромагнита может быть выполнено различными способами, очевидными для специалистов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения корпус ЭРУ имеет вид небольшой круглой коробочки, как это иллюстрируется на Фиг. 1. На одной ее стороне, или на входе 3, находятся два главных контакта для подключения к ним положительного и отрицательного тока. На другой же ее стороне, или на выходе 4, находятся по меньшей мере двенадцать контактов, расположенных кольцеобразно. И именно на этом выходном кольце контактов ЭРУ производит поочередное и непрерывное включение и выключение всех пар противоположных контактов.
Чтобы пояснить, каким является определенный порядок по парного соединения и переключения контактов, сравним кольцеобразное расположение этих 12 выходных из ЭРУ контактов с циферблатом часов. Итак, ЭРУ должно направлять входящий положительный ток к такому контакту на выходном кольце контактов, который расположен, скажем, на позиции 12 часов; и тогда ЭРУ должно направлять входящий отрицательный ток к такому противоположному контакту на этом же выходном кольце контактов, который расположен на позиции 6 часов.
И далее это ЭРУ должно обеспечивать попеременное включение и выключение всех таких противоположных контактов по кольцу (например, против часовой стрелки), симметрично и непрерывно. Чтобы обеспечить непрерывность соединений, каждый следующий контакт должен включаться раньше, чем отключится предыдущий контакт. То есть, каждая пара контактов включается, допустим, на две каких - то единицы времени, а каждая следующая пара включается через одну такую единицу времени после включения пары предыдущей. И тогда получается так, что когда включается следующая пара контактов, то предыдущая пара контактов остается включенной еще на одну единицу времени.
И наконец, от этого кольца 12-ти контактов ЭРУ отходят 12 проводов, соединяющих это ЭРУ с контактами 12 электромагнитов, как отдельных секторов, вместе формирующих единый кольцевой электромагнит. Причем соединение этих проводов с контактами этих секторов электромагнита должно точно соответствовать их соединению с контактами на выходном кольце контактов ЭРУ, то есть все эти соединения выходных контактов ЭРУ с контактами секторов электромагнита должны строго симметрично соответствовать одному и тому же их расположению.
Сопоставить мощности обычных одиночных электромагнитов и заявляемого «составного» кольцевого электромагнита можно следующим образом.
Обычный электромагнит пульсирует от своей полной силы до нуля, и поэтому его средняя сила равна 50% от его полной силы;
Кольцевой электромагнит также имеет в своем поле зоны разной силы - от полной до нулевой, и поэтому его средняя сила также равна только 50% от его полной силы.
Однако, несмотря на то, что как обычный электромагнит, так и заявляемый кольцевой электромагнит работают только на 50% своей потенциальной мощности, тем не менее производственное преимущество кольцевого электромагнита можно обосновать следующим образом:
- КПД кольцевого электромагнита выше, чем у электромагнита обычного, ввиду постоянности силы и отсутствия пульсации поля у кольцевого электромагнита;
- когда требуется очень большая сила, существует возможность суммирования силы составных электромагнитов, формирующих кольцевой электромагнит, в то время как не существует обычных одиночных электромагнитов, способных обеспечить такую силу.
Таким образом, усредненная, половинная мощность каждого отдельного из 12 слагающих КЭМ обычных электромагнитов составляет в их сумме 6 - кратную полную мощность каждого отдельного из них (0.5 умножить на 12=6) в каждый момент работы КЭМ.
Как отмечалось выше, технический результат, обеспечиваемый устройством кольцевого электромагнита, дает возможность эффективного использования заявляемого устройства в промышленности, а именно в производстве и на предприятиях, связанных с перемещением особо тяжелых грузов.
Важно также, чтобы ЭРУ обеспечивало оператору возможность менять скорость вращения контактов от минимально необходимой для работы электромагнита до возможно наибольшей, так как такое изменение скорости вращения контактов, а значит и скорости вращения поля, может, как предполагает автор, приводить к увеличению силы магнита.
Хотя заявляемое устройство описано на примере конкретного варианта его осуществления, для специалистов будут ясны возможности многочисленных модификаций данного устройства, не выходящие за границы идеи и объема правовой охраны изобретения, определяемые прилагаемой формулой.