Способ создания электродинамической тяги


 


Владельцы патента RU 2510122:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использован при создании аэрокосмических транспортных средств и аппаратов, а также приводов наземного транспорта. Технический результат - увеличение тягового усилия, повышение КПД за счет уменьшения потерь электроэнергии. Электродинамическую тягу в направлении вектора импульса силы создают взаимодействием вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода, выполненного из электропроводящего ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором электрического диполя, возникающего в электропроводящем магнитопроводе между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании аэрокосмических транспортных средств и аппаратов, а также приводов наземного транспорта.

Известен способ создания электродинамической тяги, реализованный в электродинамическом движителе (патент RU №2013229, МПК B60L 11/00), сущность которого заключается в том, что электроэнергию источника переменного тока преобразуют в силу тяги путем взаимодействия электрического тока, протекающего в якоре, с магнитной составляющей поля токов смещения, созданных в пространстве между шинами индуктора. При этом сила тяги действует на якорь, расположенный в зазоре магнитопровода индуктора, и движет транспортное средство в направлении вектора импульса силы.

Основными недостатками этого способа являются небольшая сила тяги и низкий КПД из-за больших потерь электроэнергии, вызванных рассеянием электромагнитного процесса на волновом сопротивлении среды между шинами индуктора, в которой расположен якорь.

Наиболее близким по физической сущности является способ создания электродинамической тяги, реализованный в электродинамическом движителе (патент RU №2270513, МПК H02K 51/00) и принятый за прототип. В прототипе электроэнергию источника переменного тока преобразуют в силу тяги взаимодействием магнитного поля в зазоре магнитопровода индуктора с электрическим током в якоре, расположенном в зазоре магнитопровода индуктора и механически не соприкасающимся с магнитопроводом индуктора. За счет силы тяги транспортное средство движется в направлении электродинамического вектора импульса силы.

Магнитопровод существенно уменьшает рассеяние электромагнитного процесса, снижая потери электроэнергии по сравнению с аналогом, но все же в прототипе обеспечивается малое тяговое усилие и низкий КПД, что вызвано потерями электроэнергии на большом магнитном сопротивлении среды в зазоре магнитопровода индуктора, в котором расположен якорь.

Задачей предлагаемого способа является снижение потерь электроэнергии, увеличение тягового усилия и повышение КПД.

Поставленная задача решена тем, что в известном способе создания электродинамической тяги в направлении вектора импульса силы, преобразованием электроэнергии источника переменного тока путем взаимодействия магнитного поля в магнитопроводе индуктора и электрического поля, согласно изобретению, обеспечивают взаимодействие вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода, выполненного из электропроводящего ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором электрического диполя, возникающего в магнитопроводе между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

На фигуре показано устройство, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

Устройство представляет собой магнитную цепь, состоящую из источника электроэнергии 1 переменного тока и замкнутого магнитопровода 2, выполненного из электропроводящего ферромагнитного материала, с обмоткой возбуждения 3, соединенной с клеммами тока источника электроэнергии 1. На внутренней и внешней поверхностях магнитопровода 2 расположены электроды, соответственно 4 и 5 в виде полос, охватывающих эти поверхности. Электроды 4, 5 соединены с клеммами переменного напряжения источника электроэнергии 1.

Способ осуществляется следующим образом. С помощью обмотки 3, подключенной к клеммам тока источника электроэнергии 1, в магнитопроводе 2 возбуждают магнитное поле с вектором магнитной индукции:

В=I·w·µ/l→[В·с/м2=А·Ом·с/м2],

где I - сила тока в обмотке возбуждения, A; w - число витков в обмотке; µ - магнитная проницаемость магнитопровода, Ом·с/м; l - длина магнитного контура, м.

Под действием переменного напряжения источника электроэнергии 1, образуют между электродами 4 и 5 в электропроводящей среде магнитопровода электрические диполи:

qr=U·g·τ·r→[Кл·м=В·с·м/Ом].

где U - напряжение на электродах, В;

g - электропроводимость магнитопровода, 1/Ом;

τ - длительность импульса силы, с, τ=1/2f;

f - рабочая частота источника электроэнергии переменного тока, Гц;

r - длина электрического диполя - расстояние между электродами, м;

В результате взаимодействия ортогональных векторов В и q·r, изменяющихся с циклической рабочей частотой (ω=2πf) источника электроэнергии 1 переменного тока, получают электродинамический вектор импульса силы:

Ft=[B×q·r]→[А·Ом·с/м2×В·с·м/Ом]=[Н·с], который за интервал времени t=1 секунда воздействует 2f раз на транспортное средство, обладающее данной магнитной цепью, и движет транспортное средство в направлении вектора импульса силы Ft.

При инвертировании фазы одной из возбуждающих величин, тока или напряжения, соответствующий вектор и вектор импульса силы инвертируются, а транспортное средство начинает двигаться в направлении, противоположном первоначальному.

Магнитное сопротивление электропроводящего ферромагнитного магнитопровода магнитной цепи по предлагаемому способу, может быть в десятки раз меньше магнитного сопротивления воздушного или безвоздушного зазора в магнитопроводе индуктора прототипа, а также электропроводимость магнитопровода 2 существенно больше электропроводимости зазора в магнипроводе индуктора прототипа, что соответствующим образом уменьшает потери электроэнергии, увеличивает тяговое усилие (вектор импульса силы) и повышает КПД предлагаемого способа, по сравнению с прототипом.

Способ создания электродинамической тяги в направлении вектора импульса силы преобразованием электроэнергии источника переменного тока путем взаимодействия магнитного поля в магнитопроводе индуктора и электрического поля, отличающийся тем, что обеспечивают взаимодействие вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода, выполненного из электропроводящего ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором электрического диполя, возникающего в магнитопроводе между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электрических машинах переменного тока. Техническим результатом является снижение массогабаритных показателей и улучшение системы охлаждения и вентиляции.

Изобретение относится к области электротехники и электромагнитных механизмов, а именно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к аксиальным каскадным электрическим приводам с жидкостным токосъемом, и может быть использовано при создании безредукторных аксиальных каскадных электрических приводов с регулируемой скоростью вращения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и электромагнитным механизмам и касается особенностей выполнения бесконтактных магнитных редукторов, которые могут быть использованы в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках и в агрессивных и взрывоопасных средах.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к каскадным электрическим приводам вращательного движения, состоящим, например, из двух однотипных асинхронных двигателей, и может быть использовано при создании электрических приводов с регулируемой скоростью вращения от номинальной до двойной номинальной при постоянном моменте или приводов с удвоенным моментом при постоянной номинальной скорости вращения, а также при создании других типов электрических приводов.

Изобретение относится к области электротехники, в частности накопителям энергии для транспортных электрифицированных систем, источников аварийного и бесперебойного питания для атомных, ветровых и солнечных электростанций.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроэнергетическим и силовым установкам, и может быть использовано в качестве привода для всех видов транспорта - сухопутного, водного, воздушном, космического и других видов.

Изобретение относится к электротехнике, к электродинамическим устройствам для передачи механической энергии от ведущего вала к ведомому и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств в качестве автоматического вариатора скорости и крутящего момента.

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к устройствам для получения механической энергии и преобразования ее в различные другие виды, например в электрическую и тепловую.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к каскадным электрическим приводам вращательного движения, и может быть использовано при создании безредукторных приводов с регулируемой частотой от 0 до двойной номинальной при постоянной номинальной скорости вращения, в том числе реверсивных и любых других типов приводов.

Изобретение относится к области электрических приводов транспортных средств, в частности скутеров, мотоциклов, электромобилей, вертолетов и самолетов. Сущность изобретения состоит в том, что на корпус статора электрического привода транспортных средств дополнительно устанавливается внутренний магнитопровод с зубцами, если он исполняется как индукторный двигатель.

Группа изобретений относится к устройству и способу для указания состояний движения гибридного автомобиля. Устройство содержит индикаторную поверхность, индикаторное средство, управляющее устройство.

Изобретение может быть использовано в транспортных средствах (ТС), использующих электромеханическую трансмиссию, где минимизация удельного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания (ДВС) обеспечивается за счет применения накопителей энергии.

Изобретение относится к структуре охлаждения аккумуляторного блока транспортного средства. .

Изобретение относится к компоновке аккумуляторных батарей, установленных на транспортном средстве. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в тяговых электроприводах автономных пневмоколесных транспортных средств, в том числе и внедорожных, например колесных тракторов и автопоездов повышенной проходимости.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электрической передачи тепловоза. .

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств, в частности к гребной электрической установке. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тяговым системам транспортных средств с устройствами регулирования тока возбуждения в обмотках возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей постоянного тока в электрической передаче тепловоза с автономным тепловым двигателем, тяговым генератором переменного тока в режиме электрического торможения тепловоза.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, точнее к силовым установкам для гибридных автомобилей. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании аэрокосмических транспортных средств и аппаратов, а также приводов наземного транспорта. Технический результат - уменьшение потерь электроэнергии, увеличение тягового усилия, повышение КПД. В способе обеспечивают взаимодействие электрических зарядов, создаваемых под действием напряжения источника электроэнергии переменного тока в области электродов, количество которых кратно двум, установленных перпендикулярно торцевым поверхностям внутри замкнутого токопровода, заполненного электропроводящей средой - проводником второго рода, с вектором напряженности электрического поля, созданного между металлическими обкладками, попарно установленными на торцевых поверхностях замкнутого токопровода в области каждого из электродов. 1 ил.
Наверх