EA012086B1

EA012086B1 - Electromagnetic motor

Info

Publication number: EA012086B1
Application number: EA200602024A
Authority: EA
Inventors: Ертай Джанузакович Шинтеков
Original assignee: Ертай Джанузакович Шинтеков
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2009-08-28
Also published as: EA200602024A1

Abstract

The invention relates to energo machine building and electrical engineering, more particular, to devices using energy of permanent magnets and electromagnets. The electromagnet comprises at least one magnetic element and at least one electromagnetic element adapted to mutual displacement in the direction of mutual attraction or repulsion connected with movable and stationary motor parts, wherein the magnetic and electromagnetic elements are co-axial.

Description

Изобретение относится к энергомашиностроению и электротехнике, а именно к устройствам, использующим энергию постоянных магнитов и электромагнитов. Оно может быть использовано в качестве привода с широким диапазоном мощности для экологически чистых движителей, электрогенераторов.The invention relates to power engineering and electrical engineering, and in particular to devices using the energy of permanent magnets and electromagnets. It can be used as a drive with a wide power range for environmentally friendly propulsors, electric generators.

Известны электромагнитные двигатели, т.е. двигатели, использующие отталкивание и притяжение постоянных магнитов и электромагнитов в качестве движущих сил. В качестве примера можно привести устройство, содержащее вращающийся вал; ротор, закрепленный на вращающемся валу; постоянные магниты, расположенные на роторе, при этом постоянные магниты выполнены плоскими и расположены таким образом, что несколько магнитных полюсов одного типа полярности расположены на внешней периферийной поверхности, а несколько магнитных полюсов другого типа полярности расположены на внутренней периферийной поверхности. Причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположена наклонно по отношению к радиусу ротора. Электромагниты расположены на статоре таким образом, что создаваемое ими магнитное поле взаимодействует с магнитным полем магнитов ротора, обеспечивая взаимное перемещение ротора и статора (см. заявку \УО 94/01924, Н01Х 11/00, 1994).Electromagnetic motors are known, i.e. motors using the repulsion and attraction of permanent magnets and electromagnets as driving forces. An example is a device comprising a rotating shaft; a rotor mounted on a rotating shaft; permanent magnets located on the rotor, while the permanent magnets are made flat and are arranged so that several magnetic poles of one type of polarity are located on the outer peripheral surface, and several magnetic poles of another type of polarity are located on the inner peripheral surface. Moreover, each pair of corresponding magnetic poles of one and the other polarity is located obliquely with respect to the radius of the rotor. The electromagnets are located on the stator in such a way that the magnetic field created by them interacts with the magnetic field of the rotor magnets, providing mutual movement of the rotor and stator (see application \ UO 94/01924, Н01Х 11/00, 1994).

Еще одним известным электродвигателем (патент КИ 2005131479 А) является электродвигатель, содержащий статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное число постоянных магнитов с одинаковым шагом; ротор, отделенный от статора воздушным промежутком и несущий четное число электромагнитов, расположенных попарно напротив друг друга, каждый из электромагнитов выполнен с возможностью менять полярность в зависимости от взаимного положения ротора и статораAnother well-known electric motor (patent KI 2005131479 A) is an electric motor containing a stator with a circular magnetic circuit, on which an even number of permanent magnets with the same pitch is fixed; the rotor is separated from the stator by the air gap and carries an even number of electromagnets located in pairs opposite each other, each of the electromagnets is made with the ability to change the polarity depending on the relative position of the rotor and stator

Известные решения обладают общим недостатком. Постоянные магниты выполнены в виде плоских пластин и площадь взаимодействия их магнитного поля с полем электромагнитов ограничена их размерами.Known solutions have a common drawback. Permanent magnets are made in the form of flat plates and the area of interaction of their magnetic field with the field of electromagnets is limited by their size.

Задачей изобретения является создание простой конструкции электромагнитного двигателя, который обладает лучшими тяговыми характеристиками за счет увеличения области взаимодействия магнитных полей ротора и статора. Предлагаемая конструкция должна обеспечить более эффективное преобразование магнитного поля постоянных магнитов и электромагнитов в энергию движения.The objective of the invention is to create a simple design of an electromagnetic motor, which has the best traction characteristics by increasing the field of interaction of the magnetic fields of the rotor and stator. The proposed design should provide a more efficient conversion of the magnetic field of permanent magnets and electromagnets into energy of motion.

Еще одной задачей является расширение арсенала экологически чистых технических средств.Another objective is to expand the arsenal of environmentally friendly technical equipment.

Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном двигателе содержится по меньшей мере один подвижный и один неподвижный коаксиальные магнитные элементы, взаимодействующие их магнитными полями, обеспечивая воздействие сил магнитного притяжения и отталкивания в направлении движения подвижного элемента на участке траектории.The problem is achieved in that the electromagnetic motor contains at least one movable and one fixed coaxial magnetic elements interacting with their magnetic fields, providing exposure to magnetic forces of attraction and repulsion in the direction of movement of the moving element on the path section.

Такой магнитный двигатель согласно изобретению отличается тем, что взаимодействующие магнитные элементы выполнены коаксиальными, т. е. один из них размещен как бы внутри другого, что намного увеличивает площадь взаимодействия подвижных и неподвижных магнитных элементов. У коаксиальных магнитных элементов, к тому же, плотность взаимодействующих магнитных потоков больше, чем в случае пластинчатых магнитов за счет меньшего рассеяния полей. Траектория движения магнитных элементов одной группы проходит внутри кольцевого канала второй группы магнитных элементов.Such a magnetic motor according to the invention is characterized in that the interacting magnetic elements are made coaxial, that is, one of them is placed as if inside the other, which greatly increases the area of interaction of moving and fixed magnetic elements. Coaxial magnetic elements, in addition, the density of interacting magnetic fluxes is greater than in the case of plate magnets due to less field scattering. The trajectory of the magnetic elements of one group passes inside the annular channel of the second group of magnetic elements.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами.The invention is illustrated by the accompanying drawings.

На фиг. 1 схематично изображен электромагнитный двигатель с роторной конструкцией в варианте, когда неподвижные магниты - электромагниты, а подвижные магниты - постоянные магниты.In FIG. 1 schematically shows an electromagnetic motor with a rotor structure in the embodiment when the stationary magnets are electromagnets and the moving magnets are permanent magnets.

На фиг. 2 схематично изображен электромагнитный двигатель для взаимодействующих магнитных элементов кругового сечения.In FIG. 2 schematically shows an electromagnetic motor for interacting magnetic circular elements.

На фиг. 3 изображена схема конструктивного варианта электромагнитного двигателя с большой площадью взаимодействия между магнитными элементами (взаимодействующие магнитные элементы прямоугольного сечения).In FIG. 3 shows a design diagram of an electromagnetic motor with a large area of interaction between magnetic elements (interacting magnetic elements of rectangular cross section).

На фиг. 4 изображена схема электромагнитного двигателя в варианте, когда неподвижные магниты - постоянные магниты, а подвижные магниты - электромагниты (вид вдоль оси вращения).In FIG. 4 shows a diagram of an electromagnetic motor in the case where the fixed magnets are permanent magnets and the moving magnets are electromagnets (view along the axis of rotation).

Предлагаемый двигатель приведен для варианта (фиг. 1 и 2), где одна из групп магнитных элементов 2, которые являются неподвижными электромагнитами, жестко закреплена на статоре 1 электродвигателя, а другая группа магнитных элементов 3, которые являются постоянными магнитами, закреплена на роторе 5 электродвигателя с помощью держателей 4. Роторы 5 жестко связаны с валом 6. Подвижные магнитные элементы представляют собой постоянные магниты, которые могут свободно проходить через сквозные каналы неподвижных электромагнитов.The proposed engine is shown for the option (Fig. 1 and 2), where one of the groups of magnetic elements 2, which are fixed electromagnets, is rigidly fixed to the stator 1 of the electric motor, and the other group of magnetic elements 3, which are permanent magnets, is fixed on the rotor 5 of the electric motor using holders 4. The rotors 5 are rigidly connected to the shaft 6. The movable magnetic elements are permanent magnets that can freely pass through the through channels of the stationary electromagnets.

При запуске электродвигателя электрический ток подается на магнитные элементы 2 (электромагниты). В электромагнитах появляется электромагнитное поле, которое втягивает подвижные магнитные элементы 3 (постоянные магниты) в свою полость. Каждый подвижный постоянный магнит, которому придано ускорение за счет взаимодействия магнитных полей на входе в канал электромагнита, продолжает движение по каналу и приближается к выходному отверстию электромагнита. Полярность этой части электромагнита совпадает с полярностью приближающейся части подвижного постоянного магнита. Однако резкого торможения подвижного постоянного магнита не происходит, так как в это время автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в электромагниты 3 подается электрический ток противоположной направленности. Вследствие чего подвижный постоянный магнит проWhen the motor starts, electric current is supplied to the magnetic elements 2 (electromagnets). An electromagnetic field appears in the electromagnets, which draws the movable magnetic elements 3 (permanent magnets) into its cavity. Each movable permanent magnet, which is given acceleration due to the interaction of magnetic fields at the entrance to the channel of the electromagnet, continues to move along the channel and approaches the outlet of the electromagnet. The polarity of this part of the electromagnet coincides with the polarity of the approaching part of the movable permanent magnet. However, a sharp braking of the movable permanent magnet does not occur, since at this time an electric current of the opposite direction is automatically supplied to the electromagnets 3 using an electronic or mechanical switch. As a result, the movable permanent magnet

- 1 012086 должает движение, получив дополнительное ускорение, выходит из полости электромагнита и приближается к следующему неподвижному электромагниту, расположенному на окружности. По мере его приближения к следующему электромагниту сближаются и их взаимодействующие магнитные поля одинаковой полярности, и в это время происходит очередная смена полярности неподвижного электромагнита. И подвижный постоянный магнит продолжает свое движение. Описанный процесс может непрерывно повторяться не только для одного постоянного магнита и электромагнита, но и для нескольких других подвижных и неподвижных магнитов.- 1 012086 should move, having received additional acceleration, leaves the cavity of the electromagnet and approaches the next stationary electromagnet located on a circle. As it approaches the next electromagnet, their interacting magnetic fields of equal polarity approach each other, and at this time, the next polarity reversal of the stationary electromagnet occurs. And the movable permanent magnet continues its movement. The described process can be continuously repeated not only for one permanent magnet and electromagnet, but also for several other movable and fixed magnets.

Магнитные элементы могут быть выполнены как в виде постоянных магнитов, так и в виде электромагнитов или их комбинаций, закрепленных на кольцевом роторе или роторе иной конструкции.Magnetic elements can be made both in the form of permanent magnets, and in the form of electromagnets or their combinations, mounted on an annular rotor or a rotor of a different design.

Каждый из магнитных элементов 3 (постоянных магнитов) представляет собой тело, например, тороидальной формы, вмещаемое в сквозной канал магнитного элемента 2 (электромагнита).Each of the magnetic elements 3 (permanent magnets) is a body, for example, of a toroidal shape, fits into the through channel of the magnetic element 2 (electromagnet).

Так, возможно исполнение предлагаемого двигателя с любыми формами взаимодействующих магнитных элементов, например прямоугольного сечения (фиг. 3), что увеличивает их площадь взаимодействия, а следовательно, увеличивается мощность электродвигателя.So, it is possible to perform the proposed engine with any form of interacting magnetic elements, for example of rectangular cross section (Fig. 3), which increases their interaction area, and therefore, the electric motor increases.

Альтернативным является вариант, когда магнитные элементы 2 статора 1 являются постоянными магнитами, а магнитные элементы 3 ротора 5 являются электромагнитами.An alternative is when the magnetic elements 2 of the stator 1 are permanent magnets, and the magnetic elements 3 of the rotor 5 are electromagnets.

В альтернативном варианте предлагаемый двигатель работает следующим образом. Как показано на фиг. 4, магнитные элементы 3, (электромагниты) закрепленные в держателях 4 на вращающем роторе 5, могут проходить через каналы неподвижных магнитных элементов 2 (постоянных магнитов). При подаче электрического тока через коммутатор в магнитных элементах 3 возбуждается электромагнитное поле. Магнитный элемент 3 (электромагнит) втягивается в сквозной канал магнитного элемента 2 (постоянного магнита), так как полярность полюсов магнитного элемента 3 (электромагнита) и магнитного элемента 2 (постоянного магнита) в момент их приближения к друг другу противоположна. Магнитный элемент 3 (электромагнит), которому придано ускорение взаимодействием магнитных полей на входе в канал, продолжает движение и приближается к другой части выходному отверстию канала постоянного магнита. Однако резкого торможения магнитного элемента 3 (электромагнита) не происходит.In an alternative embodiment, the proposed engine operates as follows. As shown in FIG. 4, the magnetic elements 3, (electromagnets) fixed in the holders 4 on the rotary rotor 5, can pass through the channels of the stationary magnetic elements 2 (permanent magnets). When applying electric current through the switch in the magnetic elements 3, an electromagnetic field is excited. The magnetic element 3 (electromagnet) is drawn into the through channel of the magnetic element 2 (permanent magnet), since the polarity of the poles of the magnetic element 3 (electromagnet) and magnetic element 2 (permanent magnet) is opposite when they approach each other. Magnetic element 3 (electromagnet), which is accelerated by the interaction of magnetic fields at the entrance to the channel, continues to move and approaches the other part of the outlet of the channel of the permanent magnet. However, a sharp braking of the magnetic element 3 (electromagnet) does not occur.

Конструктивно обеспечено выполнение условия, при котором автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в магнитные элементы 3 (электромагниты) подается электрический ток противоположной направленности. Вследствие чего магнитный элемент 2 (постоянный магнит) выталкивает из своей полости магнитный элемент 3 (электромагнит), так как меняется полярность электромагнита 3 на противоположную, взаимодействующие магнитные поля электромагнита 3 и постоянного магнита 2 на данном участке одноименные. Последующее перемещение электромагнита 3 вместе с ротором 5 и валом 6 обеспечивает приближение электромагнита 3 к следующему постоянному магниту 2, расположенному на круговой траектории. По мере приближения взаимодействующих одноименных полюсов электромагнита 3 и постоянного магнита 2 происходит следующая смена полярности электромагнита 3. И электромагнит 3 продолжает свое движение. Описанный процесс непрерывно повторяется не только для описанного электромагнита 3, но и для каждого электромагнита из числа закрепленных таким же образом на роторе 5.Structurally, the fulfillment of the condition is provided under which an electric current of opposite direction is automatically supplied to the magnetic elements 3 (electromagnets) using an electronic or mechanical switch. As a result, the magnetic element 2 (permanent magnet) pushes the magnetic element 3 (electromagnet) out of its cavity, since the polarity of the electromagnet 3 is reversed, the interacting magnetic fields of the electromagnet 3 and the permanent magnet 2 of the same name in this area. Subsequent movement of the electromagnet 3 together with the rotor 5 and the shaft 6 provides the approach of the electromagnet 3 to the next permanent magnet 2, located on a circular path. As the interacting poles of the same name of the electromagnet 3 and the permanent magnet 2 approach, the next polarity reversal of electromagnet 3 occurs. And the electromagnet 3 continues its movement. The described process is continuously repeated not only for the described electromagnet 3, but also for each electromagnet from among those mounted in the same way on the rotor 5.

Следует иметь в виду, что для специалиста в данной области техники становятся очевидными возможные изменения и модификации предлагаемого изобретения.It should be borne in mind that for a person skilled in the art, possible changes and modifications of the present invention become apparent.

В частности, подвижной группой может быть любая из двух групп магнитных элементов, например в конструкциях фиг. 1-4 подвижной (ротором) может быть внешняя группа магнитных элементов, а неподвижной (статором) - внутренняя группа магнитных элементов, связанная с неподвижным валом 6.In particular, the movable group may be any of two groups of magnetic elements, for example, in the structures of FIG. 1-4, the movable (rotor) can be an external group of magnetic elements, and the stationary (stator) can be an internal group of magnetic elements associated with a fixed shaft 6.

Аналогичные конструкции электромагнитного двигателя могут быть реализованы и с любой другой траекторией движения подвижной группы элементов, например прямолинейной или криволинейной (некруговой) траекторией.Similar constructions of an electromagnetic motor can be realized with any other trajectory of movement of a moving group of elements, for example a rectilinear or curvilinear (non-circular) trajectory.

Еще одним направлением использования предлагаемого изобретения является возможность использования его в виде многосекционных конструкций, каждая секция которых включает свой ротор с закрепленными магнитными элементами, взаимодействующими с неподвижными магнитными элементами.Another area of use of the invention is the possibility of using it in the form of multi-sectional structures, each section of which includes its own rotor with fixed magnetic elements interacting with stationary magnetic elements.

Claims

CLAIM

Electromagnetic engine comprising at least one magnetic element and at least one electromagnetic element, one of which is connected to the mobile and the other to the stationary parts of the engine, made with the possibility of mutual displacement, characterized in that the magnetic and electromagnetic elements are equal-polar, their magnetic the axes are parallel or coincide, the mutual movement occurs along their magnetic axes, and the interacting elements are coaxial and arranged in such a way that, when the engine is running, one of them runs inside a through channel, made in another.