Емкостная электромагнитная машина

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к емкостным электрическим машинам. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении мощности и снижении потерь емкостной электрической машины, достигается путем того, что в емкостной электромагнитной машине, выполненной с вращающимся электрическим полем, подвижные обкладки конденсаторов переменной емкости соединены через кольца с источником постоянного напряжения, а электрические проводники, соединяющие подвижные обкладки конденсаторов переменной емкости с подвижными катушками, размещены между северными и южными полюсами постоянных магнитов, которые прикреплены к цилиндрическому статору из диэлектрического и диамагнитного материала, на внешней поверхности которого закреплены две пары неподвижных общих обкладок соответствующих конденсаторов переменной емкости из электропроводящего и парамагнитного материала, одна из которых подключена к источнику постоянного напряжения, другая - к нагрузке. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам.

Из известных электрических машин наиболее близким по конструкции и технической сущности является емкостная электрическая машина с вращающимся электрическим полем [13].

Однако указанная емкостная электрическая машина не получила широкого распространения, так как сконцентрировать энергию электрического поля в воздухе до порядка концентрации в нем магнитной энергии, как это происходит в обычных электрических машинах, до сих пор не удавалось.

Технический результат заявляемого решения наиболее полное использование энергий электрического и магнитного полей для существенного увеличения мощности машины и экономии электроэнергии.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой конструкции емкостной электрической машины вращение ротора происходит за счет взаимодействий полей постоянных магнитов с зарядными и разрядными токами, протекающими между несколькими парами последовательно включенных воздушных конденсаторов переменной емкости, через катушки соединенных последовательно между собой.

Емкостная электромагнитная машина, выполненная в виде емкостной электрической машины с вращающимся электрическим полем, подвижные обкладки конденсаторов переменной емкости которой соединены через кольца с источником постоянного напряжения, отличающаяся от последней тем, что электрические проводники (сектора), соединяющие подвижные обкладки воздушных конденсаторов переменной емкости с подвижными катушками, оси которых совпадают с осью вращения всего ротора, расположены между северными и южными полюсами постоянных магнитов.

Продольный и поперечный разрезы емкостной электромагнитной машины показаны на фиг. 1 и 2 соответственно. Ее статор выполнен в виде цилиндра из диэлектрического и диамагнитного материала, на внешней поверхности которого заклеены две неподвижные пары обкладок воздушных конденсаторов переменной емкости 6 и 8 из электропроводящего и парамагнитного материалов.

Внутри статора закреплены шесть пар постоянных магнитов 4. На концах закреплены по одному куполообразному постоянному магниту 1, которые имеют по два явно выраженных северных и южных полюса.

Между магнитными полюсами размещены электропроводящие сектора, соединяющие подвижные обкладки конденсаторов переменной емкости 2 и 5 с подвижными катушками 3. Причем сектора, соединяющие пары подвижных обкладок 2, и сектора, соединяющие пары подвижных обкладок 5, сдвинуты друг от друга на 45 градусов по окружности вращения ротора, собранного из них, катушек 3, которые насажены на вал вращения 7.

Верхняя неподвижная общая обкладка конденсаторов при работе соединена с положительным полюсом источника постоянного напряжения, а нижняя с отрицательным. Боковые общие неподвижные обкладки конденсаторов соединены с нагрузкой R.

Емкостная электромагнитная машина работает следующим образом. При включении автомата А, верхние и нижние обкладки конденсаторов переменной емкости начинают заряжаться, что означает протекание тока заряда по электропроводящим секторам с верхних подвижных обкладок к нижним через катушки 3. Ток заряда потечет также и от подвижных обкладок конденсатора 5 к противоположным подвижным обкладкам конденсатора, так как вначале их определенные части находятся непосредственно под неподвижной обкладкой 6. В этом случае токи заряда протекают в магнитном поле и на электропроводящие сектора начинают действовать по правилу правой руки механические (пондеромоторные) силы и ротор начинает вращаться против часовой стрелки. При этом подвижные обкладки конденсатора 2 выходят из зоны неподвижных обкладок 6 и входят в зону боковых неподвижных общих обкладок конденсатора 8, где по электропроводящим секторам между подвижными обкладками 2 потечет ток разряда, но уже в противоположную сторону. Поскольку в этой зоне магнитные силовые линии в свою очередь направлены противоположно, то направление механических (пондеромоторных) сил действующих на сектора с разрядным током остается таким же, как и вначале. При протекании разрядного тока через боковые неподвижные общие обкладки конденсаторов, ток потечет и через нагрузку R. Далее верхние подвижные обкладки 2 конденсаторов в итоге оказываются в зоне заряженной отрицательно нижней неподвижной общей обкладки, а нижняя в зоне заряженной положительно верхней общей неподвижной обкладки 6 последовательных конденсаторов, что обуславливает протеканию очередного тока заряда через соединяющие их электропроводящие секторы в том же направлении, в каком до этого протекал ток разряда, т.е. к тем же подвижным обкладкам конденсаторов 2 сверху вниз. Этим заканчивается пол-оборота ротора. В дальнейшем его движение происходит по тем же правилам, по каким оно происходило до этого.

В каждом обороте ротора направление электрического тока через пары электропроводящих секторов меняется дважды, или за один цикл через них протекают зарядные и разрядные токи по два раза.

При заряде конденсаторов между общими неподвижными обкладками и подвижными обкладками возникает притяжение, которое создает некоторое сопротивление движению ротора. Но оно очень несущественно по сравнению с силами, возникающими при взаимодействии зарядных и разрядных токов с полями постоянных магнитов, и им можно пренебречь.

И, наконец, следует отметить, что предлагаемая емкостная электромагнитная машина фактически является одновременно и двигателем, и генератором электрического тока одного знака.

Источник информации:

1. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.

2. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

3. Специальные электрические машины/ Под редакцией Бертинова А.И. - М.: Энергоатомиздат, 1982.

Формула изобретения

Емкостная электромагнитная машина с вращающимся электрическим полем, содержащая подвижные обкладки конденсаторов переменной емкости, которые соединены через кольца с источником постоянного напряжения, отличающаяся тем, что электрические проводники, соединяющие подвижные обкладки конденсаторов переменной емкости с подвижными катушками, размещены между северными и южными полюсами постоянных магнитов, которые прикреплены к цилиндрическому статору из диэлектрического и диамагнитного материала, на внешней поверхности которого закреплены две пары неподвижных общих обкладок соответствующих конденсаторов переменной емкости из электропроводящего и парамагнитного материала, одна из которых подключена к источнику постоянного напряжения, другая - к нагрузке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2