ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
ELECTROSTATIC MOTOR

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано везде, где требуется экономичный малошумный мотор.
Известен электростатический двигатель Литовченко, содержащий статор, ротор, электроды, высоковольтный источник энергии (SU, а.с.№1066009, опубл. 07.01.84, бюл. №1, МПК H02N1/08).
Недостатки в том, что он обладает небольшой мощностью, задействованы электроды разной полярности, что вызывает искрение между статором и ротором.
Известен электропотенциальный мотор, содержащий пластины, соединенные исходно вместе, источник высокого напряжения, пружину, заземление. В нем отсутствует механизм преобразования поступательного движения во вращательное (интернет, ecolog@samaramail.ru - электрополевой двигатель В.Дудышева).
Известен безстаторный электростатический двигатель, содержащий ротор, состоящий из двух сопряженных между собой частей, металлических электродов в виде широких пластин из фольги, соединенных с источником высокого напряжения, вал (RU, п. м. №130162 от 18.12.2012, МПК H02N1/00).
Недостаток - малая мощность, ограниченное применение.
Известен электрополевой двигатель В.Дудышева (интернет, ecolog@samaramail.ru), содержащий высоковольтный источник напряжения с питанием от аккумуляторной батареи (-12в), две пластины, соединенные с источником высокого напряжения, подвижный ротор, механизм преобразования поступательного движения во вращательное (ближайший аналог).
Двигатель имеет большую мощность, но кривошипно-шатунный механизм преобразования поступательного движения во вращательное имеет всем известные недостатки.
Цель изобретения - упрощение конструкции механизма преобразования движения.
Указанная цель достигается тем, что в известном двигателе, содержащем высоковольтный источник напряжения с питанием от аккумуляторной батареи (-12в), пластины, соединенные с источником высокого напряжения, ротор, что ротор состоит из лопаток, насаженных на валу двигателя, в корпусе которых выполнен толкатель в виде основания и штока, при этом толкатель сопряжен с корпусом лопаток пружинами и контактирует, взаимодействует с ними через пластины, частично выполненные из металла и частично снабженные моноэлектретами.
На фиг. 1 - устройство в разрезе,
фиг. 2 - структурная схема.
Устройство состоит из ротора в виде лопаток 1, сопряженных с корпусом 2 толкателя 3 пружинами 4, насаженных на валу 5. Лопатки 1 и толкатель 3 снабжены пластинами 6. При этом пластины 6, жестко связанные с толкателем 3, снабжены моноэлектретами с высоким удельным отрицательным зарядом, а пластины 6, жестко связанные с лопатками 1, выполнены из металла и соединены с источником высокого напряжения. Место контакта штока 7 толкателя 3 и корпуса 2 снабжено моноэлектретами 8, которые отталкиваясь силами кулона снижают трение при движении штока 7 относительно корпуса 2. При необходимости лопатки 1 помещаются в закрытый кожух 9.
При использовании устройства в качестве пропеллера кожух 9 не нужен. Пластины 6 получают заряд от потенциала источника высокого напряжения 10, запитанного через пульт управления 11 от источника низкого напряжения 12, например аккумуляторной батареи или суперконденсатора. Заряд-разряд пластин 6 осуществляется с помощью коммутационного устройства 13 с управлением коммутатором одним из известных способов.
Устройство работает следующим образом.
В исходном положении пластины 6 прижаты друг к другу с помощью пружин 4. Для запуска двигателя от источника высокого напряжения 10 под- ключается отрицательный потенциал на металлические пластины 6, которые получают заряд одинаковый с зарядом моноэлектретов других пластин, выполненных на толкателе 3. Пластины 6, а вместе с ними лопатки 1 и толкатели 3, отталкиваются друг от друга, что служит началом раскрутки ротора. При этом растягиваются пружины 4.
При растяжении пружин 4 силы, препятствующие отталкиванию, увеличиваются, а силы отталкивания между лопатками 1 и толкателем 3 уменьшаются по закону Кулона из-за увеличения расстояния между пластинами 6. При равенстве этих сил удаление толкателя 3 от корпуса лопаток 1 прекратится. В это время одним из известных способов отрицательный заряд с пластин 6 с помощью коммутатора 13 снимается, силы отталкивания исчезают и пружины 4 подтягивают пластины 6 в исходное, контактное положение.
Далее следует очередной цикл заряд-разряд пластин 6 с помощью коммутатора 13. Управление коммутатором, например, может осуществляться автоматически, управлением управляющего напряжения на коммутаторе по времени, по программе, с учетом времени, вычисленного теоретически и практически заранее, необходимого для заряда пластин 6. При увеличении или уменьшении потенциала, подаваемого на пластины 6, вносится коррекция в работу коммутатора 13.
1
1
2
2
9
Возможности устройства оцениваются из следующего. Приближенно силы отталкивания пластин 7,9 по формуле Кулона F=K ⋅ qq/r, где K - коэффициент в системе СИ=9⋅10
1
2
1
1
-4
q (заряд)=q=KS, K для моноэлектретов из известных источников можно взять 5⋅10 Кл/м.
Такую же плотность заряда можно создать на металлических пластинах 9.
При размере пластин 10 см × 15 см.
1
2
-4
-4
q=q=5 ⋅ 10×0,1×0,15=0,075 ⋅ 10Кл, тогда на расстоянии между пластинами 7,9 (r)=10 мм
9
-4
-4
-2
2
F=9⋅10 ⋅ 0,075⋅10⋅0,075 ⋅ 10/(10)≈4500Н
х
При движении 2 пластин относительно друг друга от 0 до 20 мм и средней величине силы отталкивания в 4000Н, частоте f=50 Гц
Р (мощность) = F ⋅ L ⋅ f = 4000 × 0,02 × 50 = 4000 кгс ⋅ м/с ≈ 40 кВт
С учетом погрешности закона Кулона для пластин (краевой эффект) Р (мощность) меньше.
Электробезопасность осуществляется известными способами защиты, размещением источника высокого напряжения вблизи пластин, применением моноэлектретов.
Найдет применение везде, во всех отраслях техники, где требуются электродвигатели простой конструкции и с высоким КПД.