| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2253051
МАГНИТНАЯ ПОДВЕСКА маховика
Ім'я винахідника: Гулиа Н.В.
Ім'я патентовласника: СЕЕБА-ЕНЕРГІСІСТЕМЕ ГМБХ (DE); Гулиа Нурбій Володимирович
Адреса для листування: 125009, Москва, а / я 184, ППФ "ЮС", пат.пов. В.І.Іонову
Дата початку дії патенту: 2001.01.05
Винахід відноситься до галузі машинобудування і може бути використано в якості опор швидкообертаючих маховиків інерційних накопичувачів енергії. Магнітна підвіска маховика містить рухливі магніти, пов'язані з віссю маховика, і нерухомі, пов'язані з корпусом, що чергуються один з одним з зазорами, причому магніти виконані кільцеподібними з аксіальної намагніченістю з полюсами, зверненими в протилежні сторони. Рухливі магніти виконані з нижніми торцями однойменної полярності, а з верхніми - різнойменної полярності з прилеглими торцями нерухомих магнітів. Вісь маховика закріплена в фіксують опорах. Принаймні один нерухомий магніт забезпечений арматурою у вигляді обойми з магнітопроводящего матеріалу і утворює крайні верхній і нижній полюси протилежної полярності, звернені один до одного, а між ними знаходяться, як мінімум, один нерухомий і два рухомих магніту, при цьому їх полюса звернені в протилежні одна одній боку. Технічний результат полягає в створенні магнітного підвіски маховика, що забезпечує мінімальні втрати при обертанні, екологічну безпеку, а й мінімальну масу магнітного матеріалу при заданих розмірах магнітів.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до галузі машинобудування і може бути використано в якості опор швидкообертаючих маховиків інерційних накопичувачів енергії.
Відомі конструкції магнітних підвісок маховика, що включають як постійні магніти або магнітні системи у вигляді магнітів, забезпечених арматурою, так і електромагніти (див. Джента Дж., Накопичення кінетичної енергії, Москва, Мир, 1998, с.206-210, рис.4.7, 4.9). Дана конструкція прийнята за аналог. Недоліками аналога є складність і витрати електроенергії для живлення електромагніту.
Відома конструкція магнітної підвіски маховика, що містить тільки постійні магніти, що включає рухливі, пов'язані з віссю маховика, і нерухомі, пов'язані з корпусом, і що чергуються один з одним з зазором, причому магніти виконані кільцеподібними з аксіальної намагніченістю, рухливі магніти виконані з нижніми торцями однойменної полярності , а з верхніми - різнойменної полярності з прилеглими торцями нерухомих магнітів, а вісь маховика закріплена в фіксують опорах (див. Гулиа Н.В., "маховикові двигуни", М, Машинобудування, 1976, стор.57, мал.38). Дана конструкція прийнята за прототип. Як в аналогу, так і в прототипі постійні магніти можуть бути виконані з арматурою, наприклад ярмом (обоймою) і полюсним наконечником, що спрощує пристрій і робить їх більш технологічними. Цей прийом використовується в переважній більшості пристроїв з магнітами і є загальновідомим (див. Довідник "Постійні магніти", під ред. Ю.М.Пятіна, изд. Енергія, М., 1980, с.127).
Недоліком прототипу є те, що магнітні силові лінії крайніх - верхнього і нижнього рухомих (обертових) магнітів незамкнені через магнітовод і можуть зробити шкідливий вплив, а й викликати втрати потужності при взаємодії з оточуючими електропровідними, а тим більше феромагнітними тілами, в першу чергу підшипниками фіксують опор. До того ж, маса дорогих постійних магнітів тут завищена.
Завданням, на вирішення якої спрямовано даний винахід, є створення магнітної підвіски маховика екологічно нешкідливою, що забезпечує зниження втрат потужності при обертанні маховика, а й маси дорогого матеріалу. Технічний результат полягає в забезпеченні замкнутості магнітного поля між крайніми, верхніми і нижніми полюсами магнітів, а й у зниженні маси магнітного матеріалу при заданих "розрахункових" розмірах магнітів.
Для досягнення технічного результату при вирішенні поставленого завдання певною магнітній підвісці маховика крайні верхній і нижній робочі полюса магнітів виконані нерухомими, а між ними знаходяться, як мінімум, два рухомих магніту, між якими поміщений один нерухомий; при цьому число рухомих магнітів в загальному випадку парна, а число нерухомих магнітів з полюсами, зверненими в протилежні сторони, непарна, а, як мінімум, один нерухомий магніт підвіски забезпечений обоймою з магнітопроводящего матеріалу і утворює крайні верхній і нижній полюси, звернені один до одного , при цьому нерухомі магніти з полюсами, зверненими в протилежні сторони, забезпечені втулками з немагнітного матеріалу на зовнішніх циліндричних поверхнях, а рухливі магніти - на внутрішніх циліндричних поверхнях, причому втулки скріплені з магнітами будь-яким відомим способом, причому самі магніти або ці втулки, як і сполучаються з ними ділянки осі маховика і обойми підвіски, з різьбою, і зазори між взаємодіючими полюсами магнітів виконані регульованими.
 |
Винахід представлено на кресленні, де зображена схема магнітні силові лінії підвіски маховика. Через симетрії представлена тільки права половина пристрою. Вісь 1 маховика, навантажена силою його тяжкості G (показана стрілкою вниз), зафіксована в підшипниках 2 за допомогою гайок 3. На цій же осі 1 закріплені рухливі магніти 4, в даному випадку за допомогою втулок 5 з немагнітного матеріалу, приклеєних на внутрішню циліндричну поверхню магнітів 4, що сидять на осі 1, наприклад, за допомогою різьблення. Проміжні нерухомі магніти 6 з втулками 7 з немагнітного матеріалу посаджені, наприклад, на різьбі в обоймі 8 з магнітопроводящего матеріалу, наприклад електротехнічної сталі. Втулки 5 і 7 віддистанційовані і зазори між ними зафіксовані за допомогою дистанційних втулок 9 і 10 відповідно, посаджених і на різьбі. Обойма 8 (ярмо) на торці, в даному випадку верхньому, має полюсний наконечник 11, а до нижнього торця її з його внутрішньої сторони примикає нижній нерухомий магніт 12. Таким чином, система "нижній нерухомий магніт 12 - обойма 8 - полюсной наконечник 11" утворює нерухому магнітну систему з полюсами, зверненими один до одного, наприклад верхній (на полюсному наконечнику) N і нижній (на магніті) S. Згадана магнітна система по виконуваних функцій аналогічна постійного магніту з одним з полюсів (S) на верхньому торці магніту 12, а другий (N) - на нижньому торці постійного магніту 11. При цьому не виключається, що на полюсному наконечнику 11 з внутрішньої (нижньої) сторони може знаходитися магніт з магнітожорстких матеріалу; тоді маса його і нижнього магніту 12 може бути зменшена. Силові лінії в цьому складеному магніті зображені на кресленні тонкими стрілками. Дана конструкція магнітної підвіски працездатна і ефективна тільки в разі, якщо число рухомих магнітів 4 парне і їх, як мінімум, два; число проміжних нерухомих магнітів 6 при цьому непарне і, як мінімум, він один; нерухомий магніт з арматурою, що утворює магнітну систему з полюсами, зверненими один до одного, і, як мінімум, один; між цими полюсами знаходиться, як мінімум, перерахований набір магнітів. Обойма 8 з підшипниками 2 спирається на корпус маховика 13, причому корпусу підшипників 14 і 15 можуть бути виконані з немагнітних матеріалів. |
Полярність всіх магнітів зображена на кресленні, на якому сили F, що діють на рухомі магніти 4 з боку нерухомих, зображені стрілками вгору. Якщо число рухомих магнітів 2n (парне), то число сил F, що діють на магніти, так само 4n, так як на кожен рухомий магніт 4 діють дві сили F. Сума сил F врівноважує силу тяжіння маховика G. У даному випадку n = 1 (число пар рухомих магнітів 4 одно одному) і 4F = G. Стало бути, як максимум, сила взаємодії F двох робочих полюсів магнітів - рухомого і нерухомого, вчетверо менше сили тяжіння G маховика. Якщо n> 1, то і сила взаємодії магнітів може бути менше, що може зменшити діаметр магнітів, а це при високій частоті обертання маховика дуже корисно - знижуються втрати на гістерезис і струми Фуко, магніти більш разривобезопасни тощо. До того ж магніти малих діаметрів більш технологічні і їх можна виконувати більш довгими в осьовому напрямку. Це випливає з теорії і розрахунку магнітних підвісок, викладених, наприклад, в довіднику "Постійні магніти", під ред. Ю.М.Пятіна, изд. "Енергія", Москва, 1980, стр.185-267. Постійні магніти в підвісках найчастіше замінюються магнітними системами, що складаються з магнітів з арматурою (той же довідник, с.159, ріс.2-24).
Як відомо, підвіска, що складається тільки з постійних магнітів, нестабільна (див. Цитований довідник) і тут необхідні додаткові опори, що фіксують положення осі 1. Цю функцію виконують підшипники 2 з гайками 4 і корпусами 14 і 15.
Відзначимо, що розроблена реальна конструкція магнітної підвіски на маховик масою 2000 кг містить від 4 до 10 кілограмів (в залежності від зазору між магнітами) постійних магнітів з композиції "неодим - залізо - бор".
Винахід відповідає критерію "промислова придатність", оскільки здійсненно за допомогою відомих матеріалів, засобів виробництва і технологій.
Використання винаходу дозволяє створити магнітну підвіску маховика, що забезпечує мінімальні втрати при обертанні, екологічну безпеку, а й мінімальну масу магнітного матеріалу при заданих розмірах магнітів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Магнітна підвіска маховика, що включає рухливі магніти, пов'язані з віссю маховика, і нерухомі, пов'язані з корпусом, що чергуються один з одним з зазорами, причому магніти виконані кільцеподібними з аксіальної намагніченістю, з полюсами, зверненими в протилежні сторони, при цьому рухливі магніти виконані з нижніми торцями однойменної полярності, а з верхніми разноименной полярності, з прилеглими торцями нерухомих магнітів, а вісь маховика закріплена в фіксують опорах, що відрізняється тим, що принаймні один нерухомий магніт забезпечений обоймою з магнітопроводящего матеріалу і утворює крайні верхній і нижній полюси протилежної полярності , звернені один до одного, а між ними знаходяться, як мінімум, один нерухомий і два рухомих магніту, при цьому їх полюса звернені в протилежні одна одній боку.
2. Магнітна підвіска по п.1, що відрізняється тим, що число нерухомих магнітів з полюсами, зверненими в протилежні сторони, непарна.
3. Магнітна підвіска по п.1, що відрізняється тим, що вона виконана з можливістю регулювання зазорів між магнітами.
4. Магнітна підвіска по п.1, що відрізняється тим, що магніти забезпечені втулками з немагнітного матеріалу, встановленими у рухомих магнітів на внутрішньої циліндричної поверхні, а нерухомих - на зовнішньої, скріплені з магнітами будь-яким відомим способом.
5. Магнітна підвіска по п.4, що відрізняється тим, що втулки рухомих магнітів встановлені на осі маховика, а втулки нерухомих магнітів - в обоймі за допомогою різьблення.
Версія для друку
Дата публікації 18.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.