MD1030Z

MD1030Z - Electrostatic motor

Info

Publication number: MD1030Z
Application number: MDS20150144A
Authority: MD
Inventors: Владимир ШКИЛЁВ; Мирча БОЛОГА; Игорь КОЖЕВНИКОВ; Альберт ПОЛИКАРПОВ
Original assignee: Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2016-11-30
Also published as: MD1030Y

Abstract

Invenţia se referă la construcţia de aparate, şi anume la motoarele electrostatice, şi poate fi utilizată în dispozitivele de refulare a agenţilor termici gazoşi şi lichizi în sistemele de răcire şi termostatare a utilajului energetic de tensiune înaltă.Motorul electrostatic conţine un stator cu electrozi coronari (1 şi 3), care sunt conectaţi peste unul la acelaşi pol al unei surse de tensiune înaltă (2), şi un rotor (4) dielectric cu electrozi (5) metalici longitudinali. Raportul dimensiunii transversale a electrozilor (5) la distanţa dintre ei S1/S2 se află în intervalul de 0,4…6. Spaţiul dintre electrozi (5) este acoperit cu o peliculă dielectrică cu acoperirea parţială la periferie a electrozilor (5). Electrozii (1 şi 3) sunt dotaţi la capete cu virole dielectrice.The invention relates to the construction of apparatus, namely to electrostatic motors, and can be used in the devices for the discharge of gaseous and liquid thermal agents in the cooling and thermostat systems of the high voltage energy equipment. The electrostatic motor contains a stator with coronary electrodes ( 1 and 3), which are connected over one to the same pole of a high voltage source (2), and a rotor (4) dielectric with longitudinal metal electrodes (5). The ratio of the transverse dimension of the electrodes (5) to the distance between them S1 / S2 is in the range of 0.4… 6. The gap between the electrodes (5) is coated with a dielectric film with the partial coating at the periphery of the electrodes (5). The electrodes (1 and 3) are provided at the ends with dielectric ferrules.

Description

Invenţia se referă la construcţia de aparate, şi anume la motoarele electrostatice, şi poate fi utilizată în dispozitivele de refulare a agenţilor termici gazoşi şi lichizi în sistemele de răcire şi termostatare a utilajului energetic de tensiune înaltă. The invention relates to the construction of apparatus, namely electrostatic motors, and can be used in devices for discharging gaseous and liquid thermal agents in cooling and thermostating systems of high-voltage power equipment.

Este cunoscut un motor electrostatic, care conţine un rotor în formă de set de discuri dielectrice, amplasate între discurile unui stator [1]. An electrostatic motor is known, which contains a rotor in the form of a set of dielectric discs, placed between the discs of a stator [1].

Dezavantajul motorului constă în aceea că asigură un număr de rotaţii mic, deoarece rotorul este executat în formă de set de discuri dielectrice. The disadvantage of the motor is that it provides a low number of rotations, because the rotor is made in the form of a set of dielectric discs.

Este cunoscut de asemenea un motor electrostatic, care conţine un rotor, executat în formă de inel conductor, acoperit cu dielectric, şi un stator dielectric, în crestăturile căruia sunt amplasaţi electrozi în formă de cuţit [2]. An electrostatic motor is also known, which contains a rotor, made in the form of a conductive ring, covered with dielectric, and a dielectric stator, in the notches of which knife-shaped electrodes are placed [2].

Dezavantajul motorului constă în aceea că îmbinarea elementelor conductoare şi dielectrice pe stator nu este optimă, fapt care nu permite atingerea numărul de rotaţii necesar. The disadvantage of the motor is that the connection of the conductive and dielectric elements on the stator is not optimal, which does not allow the required number of rotations to be achieved.

Mai este cunoscut un motor electrostatic, care conţine un stator cu alternanţa electrozilor coronari conectaţi la o sursă de tensiune înaltă cu cei legaţi la pământ şi un rotor dielectric cu electrozi metalici longitudinali [3]. An electrostatic motor is also known, which contains a stator with alternating coronal electrodes connected to a high voltage source with those connected to ground and a dielectric rotor with longitudinal metal electrodes [3].

Dezavantajul motorului constă în intervalul restrâns de recomandări privind raportul dimensiunii transversale a electrozilor de pe rotor la distanţa dintre ei. Un alt dezavantaj este şi faptul că în cea mai apropiată soluţie este posibilă varianta, când electrodul coronar de pe stator la pornire se află în spaţiul dintre electrozii de pe rotor. În acest caz, este necesară o forţă mecanică pentru pornirea motorului. La dezavantajele celei mai apropiate soluţii poate fi atribuit şi faptul că în acest motor este posibilă descărcarea prin scântei atât între electrozii coronari de pe stator şi rotor, cât şi între electrozii metalici de pe rotor, ceea ce nu permite aplicarea tensiunii înalte necesare. La dezavantaje poate fi atribuit şi faptul că este optimizat numai raportul dimensiunilor transversale ale electrozilor de pe stator şi rotor, însă un parametru important este şi raportul dimensiunii transversale a electrozilor de pe rotor la distanţa dintre ei. The disadvantage of the engine is the narrow range of recommendations regarding the ratio of the transverse dimensions of the electrodes on the rotor to the distance between them. Another disadvantage is that in the closest solution the option is possible, when the corona electrode on the stator at start-up is in the space between the electrodes on the rotor. In this case, a mechanical force is required to start the engine. The disadvantages of the closest solution can also be attributed to the fact that in this engine spark discharge is possible both between the corona electrodes on the stator and rotor, and between the metal electrodes on the rotor, which does not allow the application of the necessary high voltage. The disadvantages can also be attributed to the fact that only the ratio of the transverse dimensions of the electrodes on the stator and rotor is optimized, but an important parameter is also the ratio of the transverse dimensions of the electrodes on the rotor to the distance between them.

Problema pe care o rezolvă invenţia este creşterea numărului de rotaţii ale rotorului motorului electrostatic. The problem that the invention solves is increasing the number of revolutions of the electrostatic motor rotor.

Motorul electrostatic, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un stator cu electrozi coronari, care sunt conectaţi peste unul la acelaşi pol al unei surse de tensiune înaltă, şi un rotor dielectric cu electrozi metalici longitudinali, amplasat coaxial cu joc în stator. Raportul dimensiunii transversale a electrozilor longitudinali de pe rotor la distanţa dintre ei se află în intervalul de 0,4…6. Spaţiul dintre electrozii metalici longitudinali de pe rotor este acoperit cu o peliculă dielectrică cu acoperirea parţială la periferie a electrozilor metalici. Electrozii coronari ai statorului sunt dotaţi la capete cu virole dielectrice. The electrostatic motor according to the invention eliminates the above-mentioned disadvantages by containing a stator with coronal electrodes, which are connected one above the other to the same pole of a high-voltage source, and a dielectric rotor with longitudinal metal electrodes, coaxially located with clearance in the stator. The ratio of the transverse size of the longitudinal electrodes on the rotor to the distance between them is in the range of 0.4…6. The space between the longitudinal metal electrodes on the rotor is covered with a dielectric film with partial coverage of the metal electrodes on the periphery. The coronal electrodes of the stator are equipped at the ends with dielectric ferrules.

Rezultatul tehnic obţinut constă în creşterea numărului de rotaţii ale rotorului motorului electrostatic. The technical result obtained consists of increasing the number of revolutions of the electrostatic motor rotor.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-3, which represent:

- fig. 1, schema motorului electrostatic propus; - Fig. 1, diagram of the proposed electrostatic motor;

- fig. 2, a - vederea motorului electrostatic cu o pereche de electrozi coronari; b - o parte a rotorului cu pelicula dielectrică cu acoperirea parţială la periferie a unui electrod metalic; - fig. 2, a - view of the electrostatic motor with a pair of coronal electrodes; b - part of the rotor with the dielectric film with partial coverage at the periphery of a metal electrode;

- fig. 3, vederea rotoarelor cu diferite valori ale raportului dimensiunii transversale a electrozilor de pe rotor la distanţa dintre ei (poziţiile A, B, V, G, D, E). - Fig. 3, view of the rotors with different values of the ratio of the transverse dimension of the electrodes on the rotor to the distance between them (positions A, B, V, G, D, E).

Motorul electrostatic conţine statorul cu electrozii coronari 1 şi 3 (vezi fig. 1), care alternează, unul 1 fiind conectat la sursa de tensiune înaltă 2, iar al doilea 3 - legat la pământ, şi rotorul dielectric 4 cu electrozii metalici longitudinali 5. Numărul de electrozi de pe stator poate fi divizibil la doi (2, 4, 6, 8 etc.). Electrozii coronari 1 şi 3 de pe stator sunt amplasaţi astfel încât o parte dintre ei la pornire să nu nimerească vizavi de spaţiul dintre electrozii 5 de pe rotorul 4. The electrostatic motor consists of a stator with alternating coronal electrodes 1 and 3 (see Fig. 1), one 1 being connected to the high voltage source 2, and the second 3 - grounded, and a dielectric rotor 4 with longitudinal metal electrodes 5. The number of electrodes on the stator can be divisible by two (2, 4, 6, 8, etc.). Coronal electrodes 1 and 3 on the stator are placed so that some of them do not fall opposite the space between the electrodes 5 on the rotor 4 during start-up.

Raportul dimensiunii transversale S1 a electrozilor 5 de pe rotorul 4 la distanţa S2 dintre ei se află în intervalul de 0,4…6. În fig. 2a este prezentată o pereche de electrozi 1 şi 3 de tip cuţit. The ratio of the transverse dimension S1 of the electrodes 5 on the rotor 4 to the distance S2 between them is in the range of 0.4…6. Fig. 2a shows a pair of knife-type electrodes 1 and 3.

În fig. 2b este prezentată o parte a rotorului 4 cu pelicula dielectrică 6 cu acoperire parţială a unui electrod 5. In Fig. 2b a part of the rotor 4 with the dielectric film 6 with partial coverage of an electrode 5 is shown.

Capetele electrozilor 1 şi 3 de pe stator sunt dotate cu virole dielectrice 7. The ends of electrodes 1 and 3 on the stator are equipped with dielectric ferrules 7.

Motorul electrostatic propus funcţionează în modul următor. The proposed electrostatic motor operates in the following way.

La aplicarea tensiunii la electrozii coronari 1 apare descărcarea prin efect corona cu ajutorul căreia se electrizează electrodul 5. Interacţiunea coulombiană dintre electrozii 1, electrizaţi cu acelaşi semn, şi electrodul 5 conduce la mişcarea acestuia, în urma căreia următorul electrod 5 de pe rotorul 4 ajunge la electrizarea electrostatică, astfel asigurându-se rotirea rotorului 4. Trecând sub electrodul 3 legat la pământ, sarcina de pe electrodul 5 se scurge în regimul de descărcare prin efect corona în pământ. When voltage is applied to the corona electrodes 1, a corona discharge occurs, which electrifies electrode 5. The Coulombic interaction between electrodes 1, electrified with the same sign, and electrode 5 leads to its movement, as a result of which the next electrode 5 on the rotor 4 reaches electrostatic electrification, thus ensuring the rotation of the rotor 4. Passing under the grounded electrode 3, the charge on electrode 5 drains into the ground in the corona discharge regime.

Deoarece spaţiul dintre electrozii 5 de pe rotorul 4 este acoperit cu o peliculă dielectrică 6 cu o acoperire parţială a electrozilor 5 (este suficientă o acoperire parţială de un milimetru la periferie a electrozilor 5), iar capetele electrozilor 1 şi 3 de pe stator sunt dotate cu virolele dielectrice 7, acestea permit excluderea regimului nedorit al descărcării prin efect corona, prin urmare, şi pierderea inutilă a energiei electrostatice. Since the space between the electrodes 5 on the rotor 4 is covered with a dielectric film 6 with a partial coverage of the electrodes 5 (a partial coverage of one millimeter at the periphery of the electrodes 5 is sufficient), and the ends of the electrodes 1 and 3 on the stator are equipped with dielectric ferrules 7, they allow the exclusion of the undesirable corona discharge regime, and therefore, the unnecessary loss of electrostatic energy.

În fig. 3 este prezentat un şir de rotoare 4 cu diferite valori ale raportului dimensiunii transversale S1 a electrozilor 5 de pe rotorul 4 la distanţa S2 dintre ei (poziţiile A, B, V, G, D, E). În poziţia A este prezentat rotorul 4 cu patru electrozi 5. Raportul S1/S2 pentru un astfel de rotor este egal cu 4 (S1 = 80 mm, S2 = 20 mm). În poziţia B pe rotor sunt doi electrozi (S1 = 100 mm, S2 = 20 mm). Raportul S1/S2 pentru un astfel de rotor 4 este egal cu 5. Sporirea numărului de electrozi 5 pe rotorul 4 permite de a mări viteza de rotaţie a acestuia. Pentru numărul electrozilor 5 de pe rotorul 4 egal cu 18 (raportul S1/S2 = 0,4) a fost obţinut numărul maxim posibil de rotaţii ale acestuia (în cazul a doi electrozi 1 şi 3 pe stator) - mai mult de 2500 rot/min. Mărirea ulterioară a numărului de electrozi 5 de pe rotorul 4 implică dificultăţi tehnologice. In Fig. 3 a row of rotors 4 with different values of the ratio of the transverse size S1 of the electrodes 5 on the rotor 4 to the distance S2 between them (positions A, B, V, G, D, E) is shown. In position A the rotor 4 is shown with four electrodes 5. The ratio S1/S2 for such a rotor is equal to 4 (S1 = 80 mm, S2 = 20 mm). In position B there are two electrodes on the rotor (S1 = 100 mm, S2 = 20 mm). The ratio S1/S2 for such a rotor 4 is equal to 5. Increasing the number of electrodes 5 on the rotor 4 allows to increase its rotation speed. For the number of electrodes 5 on rotor 4 equal to 18 (ratio S1/S2 = 0.4) the maximum possible number of its rotations was obtained (in the case of two electrodes 1 and 3 on the stator) - more than 2500 rpm. Further increase in the number of electrodes 5 on rotor 4 involves technological difficulties.

1. SU 1356932 A1 1986.04.28 1. SU 1356932 A1 1986.04.28

2. SU 812139 A 1979.12.06 2. SU 812139 A 1979.12.06

3. MD 650 Y 2013.06.30 3. MD 650 Y 2013.06.30

Claims

Electrostatic motor, which contains a stator with coronal electrodes, which are connected across each other to the same pole of a high voltage source, and a dielectric rotor with longitudinal metal electrodes, coaxially located with clearance in the stator, characterized in that the ratio of the transverse dimension of the longitudinal electrodes on the rotor to the distance between them is in the range of 0.4…6, at the same time the space between the longitudinal metal electrodes on the rotor is covered with a dielectric film with partial coverage at the periphery of the metal electrodes, and the coronal electrodes of the stator are equipped at the ends with dielectric ferrules.