| 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 / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2145764
МАГНІТНИЙ ДВИГУН
Ім'я заявника: Попков Дмитро Іванович
Ім'я винахідника: Попков Дмитро Іванович
Ім'я патентовласника: Попков Дмитро Іванович
Адреса для листування: 141070, Московська обл., Королів-7, а / я 70, Попкову Д.І.
Дата початку дії патенту: 1998.12.28
Винахід відноситься до області електротехніки і може знайти застосування в різних галузях промисловості і в побуті. Технічний результат - зменшення енергетичних втрат. Пропонований магнітний двигун містить корпус, нерухомий і рухомий магнітні блоки, виконані у вигляді кілець. Магніти в блоках розміщені з інтервалами і чергуванням розташування їх полюсів. Магнітний двигун містить привід, з'єднаний з рухомим магнітним блоком, а й механізм відбору потужності, що включає вал відбору потужності, встановлений в корпусі, і феромагнітні елементи. При цьому феромагнітні елементи механізму відбору потужності виконані з можливістю силового взаємодії з магнітами рухомого і нерухомого блоків і з валом відбору потужності.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області енергетичного машинобудування, зокрема двигунобудування, і може знайти застосування в різних галузях промисловості і в побуті.
Відомий двигун, що містить магнітні блоки статора і ротор з валом відбору потужності (див. Ю.М.Борісов і ін. Електротехніка. Москва Енергоіздат 1985 року з. 457), в якому в магнітних полях магнітів розміщені обмотки ротора, жорстко пов'язані з валом . При пропущенні по обмотках електричного струму виробляється обертається момент, що приводить в обертання ротор з валом.
Для цих двигунів характерні витрати енергії на подолання тертя, на нагрівання навколишнього середовища і подолання протидії від самоіндукції. Третя складова витрат є найбільшою і це в даному випадку розглядається як недолік, характерний для даного типу двигунів.
Відомий магнітний двигун, який містить корпус, нерухомий (НМБ) і рухливий (ПМБ) магнітні блоки, в яких магніти розміщені з інтервалами і чергуванням розташування полюсів, а й привід, з'єднаний з ПМБ, і механізм відбору потужності (МОМ) (див., наприклад, А.С. СРСР N 304811).
Дане технічне рішення прийнято тут за прототип.
У цьому технічному рішенні магнітні блоки мають лінійну форму конструкції з можливістю зворотно-поступального характеру руху ПМБ. МОМ включає в себе магніти та металеві вироби, які повинні бути притягнуті за допомогою магнітного поля. НМБ і ПМБ в залежності від того, збігаються намагніченості (полярності) їх магнітів або не збігаються, то відповідно подвоюється загальний магнітний потік (і тоді вироби притягуються) або обнуляється шляхом замикання його на самого себе (і тоді вироби звільняються від магнітного блоку), при цьому магнітний потік при русі ПМБ змінюється від нуля до подвоєного значення.
Важливою перевагою прототипу є те, що двигун в принципі може працювати без споживання електроенергії і, отже, він вільний від зазначеного вище недоліку, характерного для прототипу (електродвигуна). Основний недолік прототипу полягає в обмеженості його можливостей при функціонуванні - він може працювати тільки в режимі притягнення та звільнення металовиробів при їх транспортуванні.
У винаході ставиться завдання розширити функціональні можливості магнітного двигуна. Це завдання вирішується шляхом удосконалення конструктивної схеми двигуна.
Сутність даного винаходу полягає в тому, що магнітні блоки виконані у формі кілець, а механізм відбору потужності включає в себе вал відбору потужності, встановлений в корпусі, і феромагнітні елементи, виконані з можливістю силового взаємодії з магнітами і валом відбору потужності.
Додатковий варіант виконання двигуна включає два НМБ - зовнішній і внутрішній щодо ПМБ, розміщені концентрично з ним і з валом відбору потужності, при цьому протилежні магніти кожного НМБ мають різні полярності, а феромагнітні елементи МОМА розміщені зовні від зовнішнього НМБ і всередині внутрішнього НМБ, причому зовнішні і внутрішні феромагнітні елементи скріплені бічними щічками з немагнітного матеріалу.
Крім цього, ПМБ містить кільце з немагнітного матеріалу, а на ньому зовні і всередині попарно розміщені магніти, число n яких з кожного боку визначено за формулою n = NK + 1, де N і K - відповідно кількість МОМ та число магнітів, що взаємодіють з одним МОМ.
Крім того, корпус має радіальні виточки, в яких розміщені щічки МОМА з можливістю здійснення в них зворотно-поступальних рухів.
Магніти НМБ і ПМБ мають однакові обсяги, причому магніти НМБ, які взаємодіють з МОМамі, і самі моми розміщені під кутом 120 градусів.
Для пояснення суті винаходу до опису додаються креслення.
 На фіг. 1 зображена конструктивна схема магнітного двигуна з видом на торці магнітних блоків і вала відбору потужності |
 На фіг. 2 та ж конструктивна схема представлена з видом - по діаметральному перерізу |
Основні характерні особливості пропонованого магнітного двигуна полягають в тому, що він, по-перше, як і прототип, трохи споживає енергії, яка в основному необхідна лише для подолання сил тертя, і по-друге, він може бути застосований, як і аналог (електродвигун ), для виконання широкого спектру функцій, тобто володіє достоїнствами аналога і прототипу. Можливість отримання на валу відбору потужності енергії, більшої витрачається на вході, пояснюється тим, що при цьому використовується енергія постійних магнітів. Зазвичай вважається, що енергія постійних магнітів невелика. Так це дійсно так, оскільки навіть при використанні сильних магнітів їх сила проявляється на досить малих відстанях. Проте, завдяки використанню принципу інтегрування (підсумовування) великої кількості малоенергосодержащіх складових (завдяки зворотно-поступальному характеру переміщень МОМА) досягається ефект отримання підвищеної енергетики.
Пропонований магнітний двигун містить корпус 1, НМБ2 і ПМБ3, виконані у вигляді концентричних кілець. У цих блоках магніти розміщені з інтервалами, рівновеликими розміром магніту. Магніти в блоці розміщені так, що їх полюса N (північний) і S (південний) чергуються від магніту до магніту. З ПМБ з'єднаний привід 4. До складу магнітного двигуна входять і МОМ, який включає в себе вал 5 відбору потужності, який встановлений в корпусі 1 і феромагнітні елементи - зовнішні 6 і внутрішні 7. Елементи 6 і 7 скріплені між собою бічними щічками 8 з немагнітного матеріалу. Феромагнітні елементи 6 і 7 виконані з можливістю силового взаємодії з магнітами і валом відбору потужності. У корпусі 1 двигуна розміщені два НМБ - зовнішній 2 і внутрішній 9 щодо ПМБ 3. Зовнішній НМБ 2 має три виточки, розташовані по кільцю під кутом 120 градусів, в них частково втоплені три електромагнітних приводу 4 ПМБ. НМБ 2 і 9 через магнітопроводние ділянки 10 закріплені до корпусу 1 (фіг. 2). Магніти НМБ і ПМБ мають однакові обсяги. На фіг. 1 ПМБ і, як і НМБ, розбитий на дві частини - зовнішню і внутрішню. Магніти обох частин ПМБ кріпляться до немагнітними кільцю 11, яке завдяки шарикопідшипниках (на фіг. Не показані) разом з ПМБ має можливість вільного обертання щодо НМБ.
Число магнітів n ПМБ визначено відповідно до формули
n = NK + 1,
де N - кількість МОМ, K - кількість магнітів НМБ, взаємодіючих з одним МОМ. МОМ включає в себе феромагнітні елементи 6 і 7, які з'єднані між собою немагнітними щічками 8, собачки 12 і 13 і вал відбору потужності 5, встановлений в шарикопідшипниках 15 і 16 в корпусі 1. Корпус 1 має радіальні виточки, в яких розміщені немагнітні бічні щічки 8, завдяки чому феромагнітні елементи мають можливість разом з собачками 12 і 13 здійснювати в них зворотно-поступальні рухи. Кількість МОМ дорівнює або кратно трьом. На фіг. 1 їх три, всі вони задіяні на один загальний храповик 14 і вал відбору потужності 5.
Привід 4 включає в себе обойми 17 і обмотки 18, при цьому обойми 17 мають можливість періодичного замикання магнітних полів магнітів ПМБ. Кількість приводів дорівнює або кратно трьом. На фіг. 1 їх три і розміщені вони під кутом 120 градусів відносно один одного. Обмотки 18 завдяки поглибленню в зовнішньому НМБ (оскільки поза сектором МОМА магніти не встановлені) компактно вписуються в конструкцію двигуна, вони включають в себе сигнальні витки і витки з керованим струмом.
ПРИНЦИП ДІЇ МАГНІТНОГО ДВИГУНА ПОЛЯГАЄ В НАСТУПНОМУ
Для того щоб магнітний двигун зафункционировало, на силові витки однієї з обмоток 18 подають імпульс струму. Електричний струм виробляє магнітний потік, який через магнітопроводние ділянки 19 і 20 замикається на магніт і обойму 17, взаємодіючи з магнітом ПМБ, виробляє крутний момент і повертає на певний кут ПМБ. Далі сигнальні витки другої обмотки, коли до неї підійде передній край магніту, виробляє імпульс електричного струму, який після перетворення буде поданий на силові витки цієї ж другої обмотки. Аналогічно діє і третя обмотка. Таким чином, процес повороту ПМБ набуває безперервний характер.
У процесі обертання ПМБ магніти НМБ і ПМБ займають положення, при яких їх зближує полюса можуть бути як однакової, так і різної полярності. Наприклад, для нижнього механізму відбору потужності (фіг. 1) полярність магнітів зовнішніх НМБ і ПМБ різна. В цьому випадку магнітні потоки взаємодіючих магнітів замикаються самі на себе, а з зовнішнім феромагнітним елементом 6 вони не взаємодіють (їх тяжіння відсутній). Для магнітів внутрішніх НМБ і ПМБ картина зворотна - полярність взаємодіючих магнітів однакова. Обидва поля складаються, в результаті чого вони через магнітопроводи 10 замикаються на внутрішній феромагнітний елемент 7 і притягують його впритул до магніту внутрішнього НМБ і внутрішньої поверхні магнітопроводів 10. Собачка 12, закріплена на нижньому феромагнітному елементі, що знаходиться в зачепленні з храповиком 14, поверне його на один зуб, при цьому друга собачка 13 після ковзання по своєму зубу храповика увійде в зачеплення з суміжним зубом, з тим щоб при зміні полярності магнітів повернути храповик на наступний кут.
Процес повороту вала відбору потужності двома іншими механізмами відбору потужності аналогічний, але в часі дію кожного з них зміщене на 120 градусів, внаслідок чого він набуває безперервний, досить плавний характер, незважаючи на те, що для кожного окремо механізму відбору потужності цей процес носить імпульсний характер.
У процесі обертання ПМБ при зближенні однополярних магнітів виникають сили (моменти) гальмування, а при зближенні різнополярних магнітів - прискорення. При видаленні зазначених магнітів силові взаємодії аналогічні, але протилежні за знаком. В конструкції двигуна передбачено таке розташування магнітів, при якому, якщо в зовнішніх НМБ і ПМБ сближающиеся магніти однополярні і вони при цьому відштовхуються і гальмують рух, то у внутрішніх НМБ і ПМБ сближающиеся магніти різнополярні (які при цьому притягуються і прискорюють рух). Оскільки обсяги магнітів однакові, то і сили, які гальмують і прискорюють - однакові, внаслідок чого ці сили компенсують один одного. При цьому на обертання ПМБ потрібна енергія лише на подолання тертя незалежно від видаваної вихідний потужності, аби відповідною потужністю мали постійні магніти.
У прототипі зазначені силові взаємодії не компенсуються і їх при переміщенні ПМБ доводиться долати.
Функціонування приводу 4 ПМБ забезпечується тим, що сигнальні витки однієї з обмоток у вигляді імпульсів електричного струму фіксують підхід передньої кромки магніту, а після необхідних перетворень цей імпульс відповідної величини і фази подається в силові витки тієї ж обмотки. Магнітне поле силових витків котушки взаємодіє з полем магніту, утворюючи крутний момент. Задній фронт імпульсу, синхронізований з задньою кромкою магніту, відключає струм. Завдяки тому, що передбачені три обмотки, розташовані під кутом 120 градусів, процес повороту ПМБ відбувається безперервно з можливістю управління величиною струму, а отже, з можливістю управління швидкістю обертання валу відбору потужності. Оскільки величина ходу собачок узгоджена з кутом повороту газу, то швидкість його обертання дорівнює швидкості обертання ПМБ.
За своїми функціональними можливостями пропонований магнітний двигун по суті справи не відрізняється від можливостей електродвигуна, а отже, ці можливості можна вважати розширеними порівняно з прототипом.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Магнітний двигун, що містить корпус, нерухомий і рухомий магнітні блоки, в яких магніти розміщені з інтервалами і чергуванням розташування полюсів, а й привід, з'єднаний з рухомим магнітним блоком, і механізм відбору потужності, що відрізняється тим, що магнітні блоки виконані у формі кілець , а механізм відбору потужності включає в себе вал відбору потужності, встановлений в корпусі, і феромагнітні елементи, виконані з можливістю силового взаємодії з магнітами рухомого і нерухомого блоків і з валом відбору потужності.
2. Магнітний двигун по п.1, що відрізняється тим, що він містить два нерухомих магнітних блоку - зовнішній і внутрішній щодо рухомого магнітного блоку, розміщені концентрично з ним і з валом відбору потужності, причому протилежні магніти кожного нерухомого магнітного блоку мають різні полярності, а феромагнітні елементи механізму відбору потужності розміщені зовні від зовнішнього нерухомого магнітного блоку, при цьому зовнішні і внутрішні феромагнітні елементи скріплені бічними щічками з немагнітного матеріалу.
3. Магнітний двигун за допомогою одного з пп.1 і 2, що відрізняється тим, що рухливий магнітний блок містить кільце з немагнітного матеріалу, а на ньому зовні і всередині попарно розміщені магніти, число n яких одно n = N · K + 1, де N і K - відповідно, кількість механізмів відбору потужності і число магнітів, що взаємодіють з одним механізмом відбору потужності.
4. Магнітний двигун за допомогою одного з пп.1 - 3, що відрізняється тим, що корпус має радіальні виточки, в яких розміщені бічні щічки механізму відбору потужності з можливістю здійснення в них зворотно-поступальних рухів.
5. Магнітний двигун за допомогою одного з пп.1 - 4, який відрізняється тим, що магніти нерухомого та рухомого магнітних блоків мають однакові обсяги, причому магніти нерухомих магнітних блоків, які взаємодіють з механізмом відбору потужності, розміщені під кутом 120 o.
Версія для друку
Дата публікації 30.12.2006гг
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.