Линейный магнитный двигатель
Изобретение относится к области электротехники, в частности к линейным электродвигателям. Электродвигатель содержит магнитные полюса обоих знаков, а в качестве бегуна используются несколько пар постоянных магнитов. В режиме работы используется взаимодействие постоянного магнитного поля статора с постоянными магнитными полями двух пар движущихся постоянных магнитов. В линейном двигателе, при условии создания основного постоянного магнитного поля постоянным магнитом, будет преобразовываться в механическую энергию электрическая энергия. Скорость движения бегуна двигателя будет зависеть от того, под каким углом будут находится пары постояных магнитов по отношению направления его движения. Технический результат заключается в улучшении использования объема и повышения КПД. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным линейным двигателям.
Из известных линейных двигателей подобного рода наиболее близким по принципу действия и технической сущности является линейный электрический двигатель постоянного тока, состоящий из статора с одинаковыми по параметрам секциями электромагнитов с обмотками, установленными с зазором одна относительно другой, и из подвижного элемента постоянного магнита стержневого типа.
Указанный двигатель имеет определенные недостатки. Он маломощный и имеет низкий КПД. Это связано тем, что пути магнитных силовых линий статора и подвижной части проходят по большей его части через воздушную среду и соответственно значительная их часть рассеивается.
Технический результат заявленного решения - увеличение мощности и КПД двигателя, улучшение его технических характеристик.
Технический результат достигается тем, что статор, состоящий из секций электромагнитов с зазором одна относительно другой, заменяется с двумя противоположными полюсами электромагнита постоянного тока по всему рабочему ходу, а подвижный элемент - с двумя парами постоянных магнитов, имеющих форму эллиптических цилиндров.
Такая конструкция позволяет сосредоточить больше магнитной энергии в единицу объема пространства и эффективно перераспределить магнитные силовые линии по линии рабочего хода подвижной части, значительно сократить их рассеивание, чем в случае ближайшего аналога (прототипа).
Для дополнительного увеличения мощности двигателя можно достичь, если удлинить платформу и разместить на ней последовательно еще несколько таких пар постоянных магнитов.
Линейный электромагнитный двигатель, выполненный по принципу действия линейного электродвигателя постоянного тока, содержащий статор из одинаковых по параметрам секций электромагнитов с обмотками, установленных с зазором одна относительно другой, подвижный элемент с постоянным магнитом, установленный над статором, и направляющих, отличающийся тем, что статор выполнен в виде двух разноименных полюсов электромагнита постоянного тока, отодвинутых на определенное расстояние друг от друга, а подвижный элемент, расположенный между ними, выполнен в виде двух пар постоянных магнитов, имеющих форму эллиптических цилиндров, закрепленных соответственно на верхней и нижней поверхностях немагнитной платформы, установленной на трех парах колес и расположенной в направляющих, изготовленных из немагнитного материала.
На фигурах 1 и 2 показаны соответственно продольный и поперечный разрезы заявляемого линейного электромагнитного двигателя постоянного тока, где приняты следующие обозначения:
1. Северный и южный полюса постоянного электромагнита.
2. Одна из двух пар движущихся вместе с платформой постоянных магнитов эллиптической формы.
3. Немагнитная платформа.
4. Колеса платформы.
5. Катушки (обмотки) электромагнита.
6. Магнитопроводы.
7. Направляющие колес платформы.
Двигатель работает следующим образом. Подадим на обмотку статора постоянное напряжение так, чтобы северный полюс его оказался сверху, а южный - снизу, как это показано на фигуре 1. Тогда силовые линии магнитной индукции будут направлены равномерно сверху вниз. Видно, что в магнитном поле статора находятся две пары эллиптических постоянных магнитов, установленных на платформе. При таком взаимном расположении двух магнитных систем движение подвижной части в виде платформы 3, к нижней и верхней поверхностям которой закреплены две пары постоянных магнитов 2, происходит слева направо, так как направления магнитных силовых линий статора совпадают с направлениями линий индукций магнитного поля, созданного каждой из этих двух пар постоянных магнитов в отдельности с левой их стороны, а с правой - они идут в противоположной направлении. В итоге с левых сторон в каждой из этих пар постоянных магнитов происходит сгущение магнитных силовых линий, с правых их сторон - их разряжение, что приводит к разности магнитной энергии между ними и к возникновению пондеромоторных (катапультирующих) сил, действующих на платформу в целом точно так же, как это происходит, если в зазоре между разноименными магнитными полюсами статора расположить проводник с электрическим током, направленным перпендикулярно его магнитным силовым линиям.
Скорость подвижной части (платформы с двумя парами эллиптических постоянных магнитов) такого линейного двигателя можно регулировать увеличением и уменьшением тока, подданного на обмотки статора, т.е. изменяя величину магнитной индукции его поля.
Если статор является северным и южным полюсами просто постоянного магнита, то скорость можно менять повернув пары постоянных магнитов на некоторый необходимый угол вокруг общих их вертикальных осей, проходящих через их центры. Если повернуть их на 180 градусов, то подвижная часть начинает двигаться в обратном направлении.
Источники информации
1. Кузнецов Н.И. Основы электротехники, М. «Трудрезервиздат», 1958 г.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. - М.: Гароарика, 2001.
3. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.
4. Физика, ч.IV, под ред. А.С.Ахматова. - М.: Наука, 1974.
5. Авторское свидетельство SU №1356139 А1.
Линейный электромагнитный двигатель, выполненный по принципу действия линейного электродвигателя постоянного тока, содержащий статор из одинаковых по параметрам секций электромагнитов с обмотками, установленных с зазором одна относительно другой, подвижный элемент с постоянным магнитом, установленный над статором, и направляющих, отличающийся тем, что статор выполнен в виде двух разноименных полюсов электромагнита постоянного тока, отодвинутых на определенное расстояние друг от друга, а подвижный элемент, расположенный между ними, выполнен в виде двух пар постоянных магнитов, имеющих форму эллиптических цилиндров, закрепленных соответственно на верхней и нижней поверхностях немагнитной платформы, установленной на трех парах колес и расположенной в направляющих, изготовленных из немагнитного материала.
