Способ создания электродинамической тяги



Способ создания электродинамической тяги
Способ создания электродинамической тяги

 


Владельцы патента RU 2510567:

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

Изобретение относится к области электротехники, касается способов создания электродинамической тяги и может быть использован при создании аэрокосмических транспортных средств и аппаратов, а также приводов наземного транспорта. Электродинамическую тягу в направлении вектора импульса силы согласно данному изобретению создают взаимодействием вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода, выполненного из электропроводящего ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором тока проводимости, протекающего между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода. Технический результат - увеличение тягового усилия, повышение КПД за счет уменьшения потерь электроэнергии. 2 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, использованный 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 между шинами 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 заявляемого изобретения является 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 воздействия магнитного поля в магнитопроводе индуктора и электрического тока согласно изобретению обеспечивают взаимодействие вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода, выполненного из электропроводящего ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором тока проводимости, протекающего между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

На фиг.1 показано устройство, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

На фиг.2 приведено графическое изображение эпюр токов, напряжений и переменных векторных величин, создающих вектор импульса силы.

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 переменного 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.

Работает устройство следующим образом. С помощью обмотки 3, подключенной к клеммам тока источника электроэнергии 1, в магнитопроводе 2 возбуждают магнитное поле с вектором индукции (фиг.2, эпюра 2)

B=IBejωtw·µ/l

где IBejωt - сила тока в обмотке возбуждения, изменяющаяся по синусоидальному закону, А (фиг.2, эпюра 1); ejωt=cos ωt+j sin ωt - множитель гармонической функции колебаний (формула Эйлера); w - число витков в обмотке; µ - магнитная проницаемость магнитопровода, Ом·с/м; l - длина магнитного контура, м.

Под действием переменного напряжения источника электроэнергии 1 между электродами 5 и 4, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности магнитопровода 2, создают в электропроводящей среде магнитопровода вектор тока проводимости (фиг.2, эпюра 4),

I=Uejωt·S·γ,

где Uejωt - напряжение между электродами, изменяющееся по синусоидальному закону, В (фиг.2; эпюра 3); S - средняя площадь электродов, расположенных на внешней и внутренней поверхностях магнитопровода, м2; γ - удельная электропроводимость магнитопровода, 1/Ом·м.

В результате взаимодействия ортогональных векторов В и I, изменяющихся с циклической рабочей частотой (ω=2πf) источника электроэнергии 1 переменного тока, получают электродинамический вектор импульса силы (фиг.2, эпюра 5)

Ft=[В×I]τ=IBejωt·w·µ/l·Uejωt·S·γ=IB-Uej2ωt·W·µ·S·γ/l, который за интервал времени t=1 секунда воздействует 2f раз на транспортное средство (на чертеже не показано), снабженное данной магнитной цепью, и движет транспортное средство в направлении вектора импульса силы Ft.

Длительность вектора импульса силы τ=l/2f=π/ω, где f - рабочая частота источника электроэнергии переменного тока, Гц.

При инвертировании фазы одной из возбуждающих величин: тока или напряжения, соответствующий вектор, например напряжения (фиг.2, эпюра 6) и вектор импульса силы (фиг.2, эпюра 7) инвертируются, а транспортное средство начинает двигаться в направлении, противоположном первоначальному.

Магнитная проницаемость ферромагнитного замкнутого магнитопровода магнитной цепи по предлагаемому способу, может быть в сотни раз больше магнитной проницаемости воздушного или безвоздушного зазора в магнитопроводе индуктора прототипа, что соответствующим образом уменьшает потери электроэнергии, увеличивает тяговое усилие и повышает КПД предлагаемого способа.

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



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к физике магнетизма, касается проверки положений закона об электромагнитной индукции и может быть использовано в области электротехники, электродинамики и в экспериментальной и теоретической физике при объяснении силового взаимодействия магнитных полей разных источников.

Изобретение относится к велосипедам с магнитными приспособлениями, создающими дополнительный вращающий момент. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки как механической, так и электрической энергии. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в отраслях народного хозяйства в качестве привода. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано как для преобразования одного направления движения в другое, так и для быстроразъемных соединений, а также для совершения движений, не нарушающих вакуум.

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

Изобретение относится к области электротехники и может быть использован при создании аэрокосмических транспортных средств и аппаратов, а также приводов наземного транспорта.

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. .

Заявленная группа изобретений относится к многодвигательному электротранспортному средству и способам управления этим электротранспортным средством. Электротранспортное средство содержит рекуператор энергии, орган задания скорости и момента движения, орган задания момента торможения, переключатель выбора режима движения, электродвигатели, реверсивные преобразователи, систему управления верхнего уровня (СУВУ), датчики тока потребления реверсивных преобразователей, систему распределения нагрузки (СРН). Входы СРН подключены к выходам реверсивных преобразователей и выходам датчиков тока. На входы СРН поступают сигналы задания коэффициентов требуемого распределения нагрузки между ведущими колесами. Выходы СРН подключены ко входам задания скорости реверсивных преобразователей. Способ управления по первому варианту заключается в определении среднего тока нагрузки и величины отклонения текущего тока привода, формировании сигнала корректировки задания скорости, обеспечивающего требуемое распределение моментов ведущих колес, через звено связи на основании полученной величины отклонения текущего тока привода. Способ управления по второму варианту заключается в определении среднего тока потребления и величины отклонения текущего тока потребления привода, формировании сигнала корректировки задания скорости, обеспечивающего требуемое распределение мощностей ведущих колес, через звено связи на основании полученной величины отклонения текущего тока потребления привода. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик электротранспортного средства. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Заявленное изобретение относится к электромобилю. Электромобиль содержит тяговый электродвигатель, тиристорные вентили, потенциометрический пульт управления, карданный вал, мост с дифференциальным механизмом, полуоси, колеса, рулевое управление и тормоза, аккумуляторы с зарядными устройствами, ветровые электростанции, автономный инвертор напряжения (АИН), активный выпрямитель напряжения (АВН). Ветровые электростанции установлены в передней части кузова или на раме на крыше по длине электромобиля. Ветровая электростанция имеет электрогенератор и диффузионное устройство с сеткой. Электрогенератор соединен с трансформатором для понижения переменного тока и преобразования его тиристорными вентилями в постоянный ток, который через зарядные устройства заряжает аккумуляторы. АИН соединен с тяговым асинхронным электродвигателем переменного тока. Вал тягового асинхронного электродвигателя приводит во вращение колеса электромобиля через элементы трансмиссии. Для перемещения электромобиля назад контактным переключателем меняются полюса обмоток. Технический результат заключается в повышении экологичности и безопасности электромобиля. 1 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство для размещения вставляемого в проем в кузовном листе кузова транспортного средства контейнера для гнезда зарядки гибридного или электрического транспортного средства содержит проем кузова, окруженный внутренней рамкой, которая содержит опорный выступ, и контейнер. Выступ имеет проходящий по периметру удерживающий край, который смещен вовнутрь и может быть присоединен к проходящему по периметру буртику, отогнутому от края проема. Удерживающий край имеет отогнутый от него соединительный выступ, который выступает в проем кузова и на котором плотно удерживается контейнер. Контейнер поддерживается по всему периметру посредством выступа на контейнере. Достигается упрощение конструкции устройства для размещения контейнера. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электромобиль относится к пассажирскому и личному транспорту. Электромобиль содержит тяговый электродвигатель, пульт управления, карданный вал, мост с дифференциальным механизмом, полуоси, колеса, рулевое управление и тормоза, он снабжен аккумуляторами с зарядными устройствами и ветровыми электростанциями, которые установлены в передней части кузова. Каждый генератор одной или двух ветровых электростанций, на валу которого установлена одна турбина или две турбины с двух сторон или с одной стороны турбина, а с другой - маховик, расположен на раме в полости дифференциального устройства с сетками или одна, или две, или три, или четыре, или пять ветровых электростанций установлены на раме на крыше кузова по длине электромобиля, а в каждом поперечном расположении крыши - одна или две ветровые электростанции. Каждый электрогенератор соединен с трансформатором для понижения переменного тока и преобразования его тиристорными вентилями в постоянный ток, который через зарядные устройства заряжает аккумуляторы. Аккумуляторы и электрогенераторы с тиристорными вентилями соединены с ручным или ножным потенциометрическим пультом управления, расположенным в кабине водителя. 3 ил.

Изобретение относится к приводным механизмам для передачи крутящего момента. Приводной механизм для передачи крутящего момента на первый и второй ведомый элемент содержит привод и переключающий элемент, связанный с приводом. Переключающий элемент избирательно соединяется с первым ведомым элементом в векторном режиме или с неподвижной корпусной деталью в режиме тяги. Переключающий элемент соединяется с первым ведомым элементом посредством соединительного элемента. В режиме тяги крутящий момент привода подводится к первому и второму ведомым элементам в одном и том же направлении, а в векторном режиме - в противоположных направлениях. Первый и второй ведомые элементы и привод связаны с дифференциалом, содержащим зубчатое колесо с наружными зубьями, связанное со вторым элементом привода. Первый ведомый элемент связан с водилом планетарного дифференциала, а второй ведомый элемент связан с солнечной шестерней планетарного дифференциала. Достигается повышение эффективности передачи крутящего момента и упрощение конструкции. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области индикации мгновенного расхода топлива в транспортном средстве. Система отображения информации для транспортного средства содержит устройства: управления, предназначенное для определения текущего мгновенного значения эффективности на основании текущих условий работы транспортного средства; приема информации, относящейся к тормозной системе; вычисления откорректированного мгновенного значения эффективности. Устройство отображения информации показывает откорректированное мгновенное значение эффективности. В способе отображения информации вычисляют текущее мгновенное значение эффективности; вычисляют величину корректировки мгновенного значения эффективности использования топлива на основании информации о тормозной системе; вычисляют откорректированное мгновенное значение эффективности и отображают мгновенное значение эффективности. Достигается повышение достоверности индицируемых значений. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх