Способ создания электродинамической тяги


 


Владельцы патента RU 2510766:

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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании аэрокосмических транспортных средств и аппаратов, а также приводов наземного транспорта. Электродинамическую тягу в направлении вектора импульса силы, создают взаимодействием вектора магнитного потока замкнутого магнитопровода, выполненного из диэлектрического ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором напряженности электрического поля. Указанное взаимодействие осуществляется в диэлектрическом магнитопроводе между обкладками, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода. Технический результат состоит в повышении тягового усилия и к.п.д. за счет уменьшения потерь электроэнергии. 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 Н02К 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 взаимодействия магнитного поля в магнитопроводе индуктора и электрического поля согласно изобретению обеспечивают взаимодействие вектора магнитного потока замкнутого магнитопровода, выполненного из диэлектрического ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором напряженности электрического поля в диэлектрическом магнитопроводе, действующего между металлическими обкладками, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

На фиг. 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 диэлектрического ферромагнитного материала, с обмоткой возбуждения 3, соединенной с клеммами переменного напряжения источника электроэнергии 1. На внутренней и внешней поверхностях магнитопровода 2 расположены металлические обкладки соответственно 4 и 5 в виде полос, охватывающих эти поверхности. Обкладки 4, 5 соединены с клеммами переменного напряжения источника электроэнергии 1.

Работает устройство следующим образом. С помощью обмотки 3, подключенной к клеммам напряжения источника электроэнергии 1, в магнитопроводе 2 возбуждают магнитное поле с вектором магнитного потока:

Ф=Uф/wω→{В·с],

где Uф - напряжение на обмотке возбуждения вектора магнитного потока, В; w -число витков в обмотке; ω=2πf - циклическая рабочая частота источника электроэнергии, рад/с; f - рабочая частота источника электроэнергии переменного тока, Гц.

Под действием переменного напряжения источника электроэнергии 1 между металлическими обкладками 5 и 4, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности магнитопровода 2, создают в диэлектрической среде магнитопровода вектор напряженности электрического поля в диэлектрическом магнитопроводе:

E=U·ε→[В-Ф/м]

где U - напряжение между обкладками, В; ε - диэлектрическая проницаемость магнитопровода, Ф/м.

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

Ft=[Ф×Е]→[В·с×В·Ф/м]=[Н·с], 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.

При инвертировании фазы одной из электрических величин: напряжения для возбуждения магнитного потока или напряжения, между обкладками 4, 5 соответствующий вектор и вектор импульса силы инвертируются, а транспортное средство начинает двигаться в направлении, противоположном первоначальному.

Магнитное сопротивление ферромагнитного магнитопровода магнитной цепи по предлагаемому способу может быть в десятки раз меньше магнитного сопротивления воздушного или безвоздушного зазора в магнитопроводе индуктора прототипа, что соответствующим образом уменьшает потери электроэнергии, а также диэлектрическая проницаемость магнитопровода существенно больше, чем в зазоре магнитопровода индуктора прототипа, что также уменьшает потери электроэнергии. Все это 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 магнитного потока замкнутого магнитопровода, выполненного из диэлектрического ферромагнитного материала, с ортогональным ему вектором напряженности электрического поля в диэлектрическом магнитопроводе, между металлическими обкладками, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода.



 

Похожие патенты:

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 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 общему машиностроению, к электротехнике, к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным электромагнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства с регулируемым передаточным отношением в механических системах с большим ресурсом работы в условиях отсутствия смазки. Техническим результатом заявляемого устройства является упрощение конструкции при сохранении возможности регулирования коэффициента редукции. Этот технический результат достигается тем, что в электромагнитном редукторе, содержащем корпус с установленными в нем статором с многофазной обмоткой, подключенной к источнику напряжения, а также первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, соответственно, в соответствии с изобретением, обмотка статора подключена к источнику напряжения через регулируемый преобразователь частоты и размещена в пазах внутренней поверхности статора с образованием полюсов, при этом первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора, у которых высота равна половине ширины паза, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен с пазами по его внешней поверхности, в которые залита короткозамкнутая обмотка, причем статор, зубцы первого ротора и зубцы второго ротора выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали.

Изобретение относится к области электротехники и общего машиностроения, касается выполнения электромагнитных механизмов, в частности бесконтактных электромагнитных редукторов, и может быть использовано в качестве передаточного устройства с регулируемым передаточным отношением в механических системах с большим ресурсом работы в условиях отсутствия смазки. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого электромагнитного редуктора, состоит в сохранении возможности регулирования коэффициента редукции при одновременном обеспечении упрощения конструкции. Указанный технический результат достигается тем, что в электромагнитном редукторе, содержащем корпус с установленными в нем статором с многофазной обмоткой, подключенной к источнику напряжения, а также первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах, соответственно, согласно изобретению обмотка статора подключена к источнику напряжения через регулируемый преобразователь частоты и размещена в пазах внутренней поверхности статора с образованием полюсов, при этом первый ротор расположен коаксиально со статором, жестко связан с концом входного вала и выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой вставлены в кольца из немагнитного материала, имеют призматическую форму и образуют зубцы первого ротора, а второй ротор расположен внутри первого, выполнен в виде зубчатого магнитопровода с числом зубцов z2, равным z2 = (z1 - p1), где z1 - число зубцов первого ротора; p1 - число пар полюсов обмотки статора; при этом статор, зубцы первого ротора и второй ротор выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали. 1 ил.

Система (20) генерирования электроэнергии содержит воздушный электрогенератор (30), узел (40) страховочного фала, сконфигурированный с возможностью передачи электроэнергии от воздушного электрогенератора на землю. Узел страховочного фала содержит первый конечный участок (42), связанный с воздушным электрогенератором, и узел (50) лебедки, включающий барабан (52), стол и переходный узел. В первом варианте способ управления страховочным фалом содержит этапы, на которых набирают высоту воздушного электрогенератора, пилотируют воздушный электрогенератор вниз, генерируют электроэнергию воздушным электрогенератором так, что электроэнергия пропускается по страховочному фалу к наземной станции, и пилотируют воздушный электрогенератор на землю. Во втором варианте способ управления страховочным фалом содержит этапы, на которых развертывают воздушный электрогенератор, подматывают страховочный фал, зажимают страховочный фал зажимным узлом, отслеживают первые положения вдоль страховочного фала и зажимают страховочный фал во вторых положениях вдоль страховочного фала. Группа изобретений направлена на оптимизацию аэродинамического сопротивления. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат - уменьшение массы и потерь в стали магнитного редуктора, вибрации. Магнитный редуктор содержит корпус (1), подшипниковые щиты (2, 3), магнитопроводы (4, 5), вал быстрого вращения 11, немагнитную втулку (7) ротора быстрого вращения с постоянными магнитами 6, диски (5) статора, вал медленного вращения (12, на котором установлена немагнитная втулка (10) ротора медленного вращения с дисками (9). Диски (8) статора и диски (9) ротора медленного вращения чередуются и имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы в виде секторов. Подшипники (13, 14) установлены в подшипниковых щитах (2, 3), а подшипники (15, 16) установлены во втулке (17) подшипников, жестко связанной с диском (8) статора.7 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к магнитным бесконтактным планетарным редукторам, предназначенным для привода исполнительных механизмов и устройств с одновременной редукцией частоты вращения. Технический результат состоит в улучшении энергетических показателей и уменьшении габаритов. Магнитный планетарный редуктор содержит корпус, неподвижные и подвижные зубчатые центральные колеса из магнитомягких материалов, водило, эксцентрично расположенный зубчатый сателлит из магнитомягкого материала, магнитопровод, противовесы, подшипники. Система подмагничивания выполнена в виде постоянного магнита или обмотки возбуждения с осевым подмагничиванием, опорные поверхности для сателлита имеют в корпусе ответные опорные поверхности, на которые опирается сателлит. Зубчатые центральные колеса и сателлит выполнены с одинаковым шагом. Центральные колеса с равными количествами зубьев установлены неподвижно в корпусе (на статоре). Сателлит выполнен с двумя зубчатыми венцами равными количествами зубьев с минимальной разницей числа зубьев от числа зубьев на центральных колесах и связан с выходным валом через устройство, способное передавать несоосное вращательное движение, например, через шарнирное устройство, карданное устройство и др. Геометрические параметры опорных поверхностей и параметры зубчатых колес выполнены с соблюдением соотношения между числами зубьев на центральных колесах и на сателлите и диаметрами опорных поверхностей в корпусе и сателлите. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводе. Технический результат состоит в повышении надежности за счет повышения внутреннего сопротивления рабочей обмотки. Электрическая машина содержит намагниченный ротор с осью вращения и статор с рабочей обмоткой. Ротор выполнен в виде гантели с цилиндрическими полюсами, между которыми установлена катушка его подмагничивания, закрепленная на статоре. Статор выполнен из закрепленных внутри полого цилиндра из магнитомягкого материала двух статорных вкладышей - полюсов статора, выполненных в форме полых цилиндров из магнитомягкого материала, внутренняя поверхность каждого из которых содержит продольные пазы, параллельные оси вращения ротора, для укладки в них проводников с глубиной и шириной пазов, равных или несколько больших диаметра провода обмотки. Наружная поверхность выполнена с тем же количеством продольных пазов, но с двойной глубиной. В каждом из магнитных зазоров расположены по две обмотки - рабочая и компенсирующая - с числом витков каждой, равным числу пар пазов на статорных вкладышах. Компенсирующая обмотка намотана непосредственно на статорных вкладышах, внутри которых размещены тонкостенные цилиндры из немагнитного материала. Рабочие обмотки намотаны на составленных парах - статорный вкладыш с обмоткой компенсации - тонкостенный цилиндр из немагнитного материала с минимально допустимым зазором рабочей обмотки от цилиндрической поверхности магнитных полюсов ротора и подсоединены последовательно к внешнему источнику постоянного тока. Рабочие и компенсирующие обмотки для соответствующих полюсов ротора включены встречно. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к электроэнергетическим и электродинамическим установкам, и может быть использовано для придания движения аэрокосмическим аппаратам, а также наземным, водным и подводным транспортным средствам. Технический результат состоит в повышении к.п.д. и увеличении тягового усилия. Способ состоит в том, что электрической дугой в ортогональном полю дуги анодном поле электронной пушки ионизируют рабочее вещество, образуя из него электронные пучки, энергию которых по двухполупериодной схеме преобразуют в переменный ток, используя токи проводимости, конвекционные токи и токи смещения. Затем переменный ток направляют в обмотку индуктора ферромагнитного замкнутого магнитопровода и обеспечивают взаимодействие вектора магнитной индукции с ортогональным ему вектором тока, протекающего между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности магнитопровода, в результате чего создается электродинамический вектор импульса силы, движущий транспортное средство. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания. Техническим результатом является поддержание частоты вращения за счет снижения тормозного момента. В устройстве электромеханического управления в качестве электродвигателя и генератора использованы бесконтактный электродвигатель постоянного тока и бесконтактный синхронный генератор и обеспечивается жесткая связь первой электромагнитной муфты с исполнительным механизмом. В устройство введена вторая электромагнитная муфта, жестко связанная с электродвигателем и двигателем; блок из двух автоматических расцепителей с двумя входами, соответственно соединенными с выходом источника питания электромагнитных муфт и с выходом пульта управления двигателем; выходы пульта управления соответственно соединены через коммутатор с входами электромагнитных муфт. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным редукторам. Электромагнитный редуктор содержит корпус с установленными в нем статором, первым и вторым роторами, жестко установленными на входном и выходном валах соответственно, при этом первый ротор, расположенный коаксиально со статором и жестко связанный с концом входного вала, выполнен в виде беличьей клетки, стержни которой, вставленные в кольца из немагнитного материала, образуют зубцы этого ротора, а второй ротор, расположенный внутри первого, выполнен в виде зубчатого магнитопровода, причем статор, стержни зубцов первого ротора и второй ротор выполнены шихтованными из ферромагнитной тонколистовой стали, обмотки возбуждения установлены на щитах редуктора и подключены к источнику постоянного напряжения с возможностью создания однонаправленных магнитных потоков в статоре и роторах, а второй ротор выполнен с числом зубцов, равным разности между числом зубцов первого ротора и числом зубцов статора z2=(z1-z). Технический результат состоит в упрощении конструкции, повышении надежности и увеличении передаваемого момента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а точнее - к системам для генерации электроэнергии. Технический результат - повышение эффективности электроснабжения различных потребителей. Согласно способу создают систему электроснабжения, состоящую из электрогенератора, содержащего ротор, с возможностью вращения соединенный с двигателем привода для создания крутящего момента, генераторную обмотку с выводами для подключения нагрузки. При этом тормозной электромагнитный момент, возникающий на роторе электрогенератора при протекании тока нагрузки, преодолевают крутящим моментом вспомогательного двигателя-генератора, который добавляют в систему электроснабжения и который содержит ротор, рабочую обмотку с выводами для подключения. Ротор двигателя-генератора кинематически связывают с ротором электрогенератора, а генераторную обмотку последнего, нагрузку и рабочую обмотку двигателя-генератора соединяют в виде последовательной электрической цепи. Рабочую обмотку двигателя-генератора включают в указанную цепь таким образом, чтобы рабочее вращение его ротора было направлено против тормозного электромагнитного момента, возникающего на роторе электрогенератора. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх