Бесколлекторный роторный электрический двигатель


 


Владельцы патента RU 2528983:

Семенов Александр Алексеевич (RU)

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Техническим результатом является увеличение момента силы тяги электродвигателя для облегчения его запуска и повышение КПД двигателя. Cтатор двигателя выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки. Ротор вращается на подшипниках внутри статора и имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательной к ротору. 1 ил.

 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.

В основе действия известных электрических генераторов и двигателей лежит закон Фарадея об электромагнитной индукции, определяющий возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике с током, находящимся в поперечном магнитном поле, либо возникновение в таком проводнике ЭДС индукции в случае движения проводника в поперечном магнитном поле (Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Дж. Джексон, Классическая электродинамика, пер. с англ., М., 1965; Д.В. Сивухин, Общий курс физики, 2 изд., т.3, Электричество, М., 1983).

В электрических двигателях и генераторах постоянного тока используются статоры на основе постоянных магнитов и электромагнитов постоянного тока и роторы, обмотка которых соединена с коллектором, к ламелям которого через скользящие контакты (как правило, угольные или медно-угольные щетки) подключены проводники, связанные либо с источником постоянного тока при работе устройства в качестве мотора, либо с электрической нагрузкой при работе этого устройства в качестве генератора постоянного тока.

Недостатком известных устройств является необходимость использования в них коллекторов (или контактных колец) и скользящих контактов, снижающих надежность таких электродвигателей и генераторов постоянного тока.

Из известных наиболее близким по технической сущности является электрический двигатель, включающий ротор и статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопровода, внутри которого размещены две секции из нескольких кольцевых магнитопроводов каждая, в первой секции закреплен первый, а во второй секции - второй ребристо-цилиндрические электропроводники, выполненные из медной фольги, внутренние концы первого и второго ребристо-цилиндрических магнитопроводников электрически соединены с внутренними медными кольцевыми электродами, а их внешние концы - с внешними медными кольцевыми электродами, ротор выполнен в виде ребристо-цилиндрического электромагнита, кольцевые ребра которого входят в пазы первого и второго электропроводников, в средней части ротора размещена катушка подмагничивания, один конец которой соединен с электродом первого электропроводника, а второй - к внешнему электроду второго электропроводника; кроме того, вместо электромагнита в роторе можно использовать постоянный магнит с большим значением коэрцитивной силы (Патент RU №2391761, МПК H02K 31/00 от 10.06.10 г.).

Недостатком является сложная конструкция низкий силовой момент и КПД двигателя.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение момента силы тяги электродвигателя для облегчения его запуска. Это достигается вращением цилиндрических магнитов ротора в магнитном поле внешней обмотки тороида при подключении к источнику питания.

На фиг.1 изображена схема бесколлекторного роторного электрического двигателя. Двигатель содержит: тороидальный статор 1, на корпусе которого размещена проволочная обмотка 2, представляющая замкнутый соленоид-тороид. Внутри статора расположен ротор 3, вращающийся на подшипниках 4, на котором закреплены цилиндрические магниты 5.

Работа двигателя состоит в следующем. При подаче напряжения на тороидальные обмотки статора внутри корпуса возникает направленный магнитный поток, который воздействует на цилиндрические магниты ротора. Под действием возникающей магнитной силы от взаимодействия магнитных полей тороида статора и цилиндрических магнитов ротора, последний вращается, поворачиваясь в подшипниках, где установлен вал ротора. Вращающий момент, а следовательно, и скорость вращения вала зависит от напряжения на обмотках статора.

Применение бесколлекторного роторного электрического двигателя позволит увеличить вращающий момент на валу двигателя, обеспечить повышение его КПД за счет малого рассеивания магнитного поля в тороиде.

Технический результат данного изобретения достигается за счет того, что статор выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки, а ротор, вращающийся внутри статора на подшипниках, имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательным к ротору.

Бесколлекторный роторный электрический двигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор, вращающийся на подшипниках, отличающийся тем, что статор выполнен в виде тороида с внешней намоткой катушки, а ротор, вращающийся внутри статора на подшипниках, имеет постоянные магниты в виде цилиндров, расположенных по касательным к ротору.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к электрическим машинам. Предлагаемый униполярный генератор тока может быть использован в качестве генератора электрической энергии постоянного или переменного тока в промышленности и может найти другие применения.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин, в частности униполярных машин (УМ) постоянного тока.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается создания новых генерирующих устройств постоянного тока с использованием неисчерпаемых природных запасов альтернативных потоков энергии водной среды.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромеханическому преобразованию электрической энергии, и может быть использовано в электротехнической и электромашиностроительной промышленности и на транспорте в качестве электрического привода с низковольтным питанием.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с осевым расположением основного магнитного потока в немагнитном зазоре. .

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, а конкретнее - к электрическим машинам постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании надежных двигателей постоянного тока упрощенной конструкции. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для демонстрации явления униполярной электромагнитной индукции. .

Изобретение относится к электротехнике, к бесконтактным электрическим машинам постоянного тока. .

Изобретение относится к области электромеханики, в частности к электрическим машинам постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широком ассортименте промышленных и бытовых изделий и приборов, в частности в гибридных автомобилях. Технический результат - увеличение кпд и удельной мощности двигателя на единицу его объема или веса. Бесколлекторный двигатель постоянного тока содержит вращающийся намагниченный безобмоточный ротор и неподвижный тороидальный статор с рабочей обмоткой и двумя катушками подмагничивания, две оппозитно расположенные на статоре магнитопроводящие шайбы с малым зазором от магнитопроводящих шайб тела ротора. Рабочая обмотка статора расположена с минимально допустимым зазором от магнитного полюса ротора и существенно удалена от магнитного полюса статора использованием диэлектрической прокладки, на которой намотана рабочая обмотка. Рабочий магнитный полюс статора выполнен в виде тороида с круглым сечением, связанный с его неподвижно закрепленной на корпусе двигателя магнитопроводящей осью через магнитопроводящий диск, с двух сторон от которого размещены две катушки подмагничивания. Выводы последовательно соединенных катушек подмагничивания и рабочей обмотки подключены к источнику постоянного тока. На тороидальном магнитном полюсе статора размещен полый тороид из немагнитного (диэлектрического) материала, на котором намотана рабочая обмотка, а толщина его стенок выбрана в пять-десять раз больше воздушного зазора между рабочей обмоткой статора и тороидально-цилиндрическим телом ротора, который имеет форму полого тороида из магнитопроводящего материала и состоит из двух половин, магнитно связанных с магнито-проводящими шайбами. 4 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока и может быть использовано в качестве электрического генератора либо электрического двигателя постоянного тока. Техническим результатом является обеспечение работы машины в электрических цепях постоянного тока как низкого, так и повышенного (удвоенного) напряжения, повышение эффективности работы и упрощение конструкции электрической машины постоянного тока. Машина содержит два проводящих диска, которые имеют общую точку соприкосновения и вращаются в разные стороны, систему возбуждения с постоянным магнитным полем, параллельным осям вращения дисков, и два токосъемника, установленных на валах дисков, благодаря чему достигается электромеханическое взаимодействие двух дисков, которые связаны как электрически, так и механически. Электрическая машина постоянного тока может быть выполнена с проводящими дисками разного диаметра. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и физике магнетизма, в частности к электромагнитным явлениям, обусловливающим возбуждение ЭДС индукции при взаимодействии катушки из проводника с магнитным полем. Заявлен генератор постоянного тока, содержащий ротор и статор с наложенной на него рабочей обмоткой, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде прямого магнита, один магнитный полюс которого расположен на оси вращения ротора, а другой - вблизи рабочей обмотки статора, а статор представляет собой ферромагнитный тороид, соосный оси вращения ротора, на котором намотана рабочая обмотка в один или несколько слоев виток к витку по всей поверхности ферромагнитного тороида, а также совмещен снаружи с ферромагнитным тороидальным корпусом, при этом витки рабочей обмотки находятся в пазах между двумя половинами статора, а части витков рабочей обмотки, находящиеся в промежутке между ротором и статором, удалены от статора на некотором расстоянии применением промежуточного тороида из немагнитного материала. Технический результат - упрощение конструкции и повышение ЭДС индукции в бесконтактном генераторе постоянного тока. 3 ил., 4 фото.

Изобретение относится к физике магнетизма и к униполярным машинам, которые могут быть использованы либо как генератор, либо как двигатель постоянного тока. Она содержит намагниченный ферромагнитный тороид, тороид из немагнитного материала, а корпус- статор выполнен с крышками из немагнитного материала и магнитопроводящего материала, при этом на оси вращения ротора, выполненной из магнитомягкого материала, закреплены осесимметрично намагниченный ферромагнитный тороид - с одной стороны и шайба магнитной связи - с другой, расположенная с минимальным зазором от магнитопроводящей крышки корпуса-статора, внутри которого напротив намагниченного ферромагнитного тороида установлен вплотную к цилиндру корпуса-статора тороид из немагнитного материала с намотанной виток к витку рабочей обмоткой, витки которой расположены на минимальном расстоянии от намагниченного ферромагнитного тороида и соприкасаются с цилиндрическим корпусом-статором, при этом на крышке корпуса-статора из немагнитного материала установлены изолированные от нее выводы рабочей обмотки статора, а подшипники оси вращения ротора закреплены в упомянутых крышках. Изобретение позволяет увеличить внутреннее сопротивление рабочей обмотки униполярной машины, выполнение ее без скользящих контактов при значительном упрощении конструкции и увеличении надежности и долговечности ее работы и рекомендовано к использованию в электромобилях и тяговых двигателях на железнодорожном транспорте при использовании сверхсильных неодимовых магнитов. 1 ил.
Наверх