RU15435U1

RU15435U1 - PERMANENT MAGNET MOTOR

Info

Publication number: RU15435U1
Application number: RU2000116185/20U
Authority: RU
Inventors: М.Ю. Шмелев
Original assignee: Шмелев Михаил Юрьевич
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2000-10-10

Abstract

1. Двигатель с постоянными магнитами, содержащий дисковые статоры, между которыми расположен дисковый ротор, причем статоры и ротор составлены из постоянных магнитов, разделенных интервалами, отличающийся тем, что статоры и ротор снабжены набранными из отдельных пластин ферромагнитными элементами, представляющими собой кольца с радиальными пазами, при этом каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами, постоянные магниты статоров и ротора установлены в пазах ферромагнитных элементов, причем постоянные магниты в сечении имеют форму части сектора, соответствующую форме пазов ферромагнитных элементов, в которых они установлены, при этом магниты статора со стороны, обращенной к ротору, имеют выступы, расположенные вдоль их центральной оси, между которыми установлены дополнительные ферромагнитные элементы, набранные из отдельных пластин, представляющих собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме выступов постоянных магнитов, причем статоры имеют одинаковое количество постоянных магнитов, намагниченных по дуге части сектора и размещенных с чередованием расположения их полюсов, а постоянные магниты ротора намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, при этом магниты статоров расположены друг относительно друга в шахматном порядке.2. Двигатель с постоянными магнитами по п.1, отличающийся тем, что статоры и ротор снабжены кольцами из ферромагнитного материала, установленными по внешнему контуру статоров и ротора.1. The permanent magnet motor containing disk stators, between which the disk rotor is located, the stators and rotor are composed of permanent magnets separated by intervals, characterized in that the stators and rotor are equipped with ferromagnetic elements assembled from separate plates, which are rings with radial grooves in this case, each groove has the shape of a part of the sector bounded by concentric arcs and radii, the permanent magnets of the stators and rotor are installed in the grooves of the ferromagnetic elements, and thawed magnets in cross section have the shape of a sector part corresponding to the shape of the grooves of the ferromagnetic elements in which they are installed, while the stator magnets on the side facing the rotor have protrusions located along their central axis, between which additional ferromagnetic elements assembled from individual plates, which are rings with radial grooves, the shape of which corresponds to the shape of the protrusions of the permanent magnets, and the stators have the same number of permanent magnets magnetized along the arc of the sector and the poles arranged alternating between their poles, and the permanent magnets of the rotor are magnetized in a direction parallel to the axis of rotation and face the same poles in one direction, while the stator magnets are staggered relative to each other. 2. The permanent magnet motor according to claim 1, characterized in that the stators and rotor are equipped with rings of ferromagnetic material mounted along the outer contour of the stators and rotor.

Description

ДВИГАТЕЛЬ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИPERMANENT MAGNET MOTOR

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателям с иснользованием магнитных средств, и может быть иснользована в качестве привода для получения механической энергии.The utility model relates to the field of engineering, in particular to engines using magnetic means, and can be used as a drive to produce mechanical energy.

Известен магнитный двигатель малой мощности, содержащий корпус, внутри которого установлены статор и ротор; ротор выполнен из отдельных магнитов, размещенных на наружной поверхности ротора с чередованием разноименных полюсов, обращенных к оси ротора; статор выполнен из трех одинаковых блоков, разнесенных относительно наружной поверхности ротора; каждый блок статора собран из постоянного магнита, к концам которого прикреплены шестерни, установленные на осях в корпусе двигателя; на оси ротора установлено тормозное устройство, а торцы ротора выполнены в виде зубчатых колес.Known magnetic low-power motor, comprising a housing, inside of which a stator and rotor are installed; the rotor is made of individual magnets placed on the outer surface of the rotor with alternating opposite poles facing the axis of the rotor; the stator is made of three identical blocks spaced relative to the outer surface of the rotor; each stator block is assembled from a permanent magnet, to the ends of which gears are mounted, mounted on the axes in the motor housing; a braking device is installed on the rotor axis, and the ends of the rotor are made in the form of gears.

МПК :Н02К 21/00 IPC: Н02К 21/00

,,

находящихся в зацеплении с шестернями блоков статора, см. заявку на выдачу патента Российской Федерации № 92001907 по кл. Н02К 21/00, от 23.10.92.meshed with the gears of the stator blocks, see the application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 92001907 in cl. Н02К 21/00, dated 10.23.92.

Этот магнитный двигатель имеет невысокую мощность, вследствие того, что полезное усилие взаимодействия магнитов его ротора и статоров невелико из-за большой зоны дальнего действия, а также вследствие наличия тормозящих элементов.This magnetic motor has low power, due to the fact that the useful interaction force of the magnets of its rotor and stators is small due to the large long-range zone, as well as due to the presence of braking elements.

Известен магнитный двигатель, содержащий корпус, неподвижный и подвижный магнитные блоки, выполненные в виде колец, привод, соединенный с подвижным магнитным блоком, и механизм отбора мощности, включающий вал отбора мощности и ферромагнитные элементы; магниты в блоках размещены с интервалами и чередованием их полюсов; ферромагнитные элементы механизма отбора мощности выполнены с возможностью силового взаимодействия с магнитами подвижного и неподвижного блоков, см, патент Российской Федерации №2145764 по кл.Н02К 21/04 от 28.12.98.A known magnetic motor comprising a housing, fixed and movable magnetic blocks made in the form of rings, a drive connected to a movable magnetic block, and a power take-off mechanism including a power take-off shaft and ferromagnetic elements; magnets in blocks placed at intervals and alternating their poles; ferromagnetic elements of the power take-off mechanism are made with the possibility of force interaction with the magnets of the movable and fixed blocks, see, patent of the Russian Federation No. 2145764 according to class N02K 21/04 of 12/28/98.

Недостатком этого двигателя является невысокий КПД из-за инерционности элементов магнитной системы.The disadvantage of this engine is its low efficiency due to the inertia of the elements of the magnetic system.

Известен двигатель с постоянными магнитами, содержащий дисковые статоры, между которыми расположен дисковый ротор; статоры и ротор составлены из постоянных магнитов, разделенных интервалами.A known permanent magnet motor comprising disk stators, between which a disk rotor is located; stators and rotor are made up of permanent magnets separated by intervals.

Статоры выполнены в виде дв) разноименно намагниченных колец постоянных магнитов, разделенных немагнитным кольцом и шунтированных кольцом из магнитомягкого материала; ротор содержит постоянные магниты, установленные в радиальных пазах колец диска ротора, разделенных немагнитным кольцом; постоянные магниты ротора в поперечном сечении имеют форму сектора, по дуге которого они намагничены, установлены в пазы симметрично относительно центральной плоскости симметрии диска ротора, перпендикулярной оси вращения; постоянные магниты одноименных пазов колец ротора и противолежащие постоянные магниты статора намагничены встречно, см. заявку на выдачу патента Российской Федерации № 94007804 по классу Н02К 21/02, от 02.03.94.The stators are made in the form of two) oppositely magnetized rings of permanent magnets, separated by a non-magnetic ring and shunted by a ring of soft magnetic material; the rotor contains permanent magnets mounted in radial grooves of the rings of the rotor disk, separated by a non-magnetic ring; Permanent rotor magnets in the cross section are in the form of a sector, along the arc of which they are magnetized, mounted in grooves symmetrically with respect to the central plane of symmetry of the rotor disk, perpendicular to the axis of rotation; Permanent magnets of the same name grooves of the rotor rings and opposing permanent stator magnets are magnetized counterclockwise, see the application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 94007804 for class H02K 21/02, dated 02.03.94.

Данное техническое решение принято за прототипа настоящей полезной модели.This technical solution was taken as a prototype of this utility model.

Недостатком этого технического решения является то обстоятельство, что кольца постоянных магнитов статора выполнены сплошными, вследствие чего полезное усилие взаимодействия магнитов ротора и статоров невелико; кроме того, в конструкции двигателя не предусмотрены элементы, замыкающие магнитное поле внутри двигателя, что обусловливает большое поле рассеяния. Перечисленные обстоятельства не позволяют достичь высокого КПД.The disadvantage of this technical solution is the fact that the rings of permanent stator magnets are solid, as a result of which the useful interaction force of the rotor magnets and stators is small; in addition, the design of the engine does not provide elements that close the magnetic field inside the engine, which causes a large scattering field. These circumstances do not allow to achieve high efficiency.

В основу настоящей нолезной модели положено решение задачи создания экологически чистого двигателя с высоким КПД, который мог бы работать в автономном режиме, без источника питания.The basis of this noble model is the solution to the problem of creating an environmentally friendly engine with high efficiency, which could work autonomously, without a power source.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что в двигателе с постоянными магнитами, содержащем дисковые статоры, между которыми расположен дисковый ротор, в котором статоры и ротор составлены из постоянных магнитов, разделенных интервалами, статоры и ротор снабжены набранными из отдельных пластин ферромагнитными элементами, представляющими собой кольца с радиальными пазами, при этом каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами, постоянные магниты статоров и ротора установлены в пазах ферромагнитных элементов, причем постоянные магниты в сечении имеют форму части сектора, соответствующую форме пазов ферромагнитных элементов, в которых они установлены, при этом магниты статора со стороны, обращенной к ротору, имеют выступы, расположенные вдоль их центральной оси, между которыми установлены дополнительные ферромагнитные элементы, набранные из отдельных пластин, представляющих собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме выступов постоянных магнитов, причем статоры имеют одинаковое количество постоянных магнитов, намагниченных по дуге части сектора и 4According to a utility model, this problem is solved due to the fact that in a permanent magnet motor containing disk stators, between which there is a disk rotor, in which the stators and rotor are composed of permanent magnets separated by intervals, the stators and rotor are equipped with ferromagnetic elements assembled from separate plates , which are rings with radial grooves, each groove having the shape of a part of a sector bounded by concentric arcs and radii, permanent magnets of stators and rotor are installed grooves of ferromagnetic elements, and the permanent magnets in cross section have the shape of a sector portion corresponding to the shape of the grooves of the ferromagnetic elements in which they are installed, while the stator magnets on the side facing the rotor have protrusions located along their central axis, between which additional ferromagnetic elements assembled from separate plates, which are rings with radial grooves, the shape of which corresponds to the shape of the protrusions of the permanent magnets, and the stators have the same number a number of permanent magnets magnetized along the arc of part of the sector and 4

размещенных с чередованием расположения их полюсов, а постоянные магниты ротора намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, при этом магниты статоров расположены друг относительно друга в шахматном порядке; статоры и ротор могут быть снабжены кольцами из ферромагнитного материала, установленными по внешнему контуру статоров и ротора.placed with alternating positions of their poles, and the permanent rotor magnets are magnetized in a direction parallel to the axis of rotation, and facing the same poles in one direction, while the stator magnets are staggered relative to each other; stators and rotor can be equipped with rings of ferromagnetic material mounted along the external contour of stators and rotor.

Заявителю не известны какие-либо источники информации, содержащие сведения о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели. Это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию новизна.The applicant is not aware of any sources of information containing information about a technical solution identical to the features given in the formula of this utility model. This determines, according to the applicant, the suitability of the utility model for the novelty criterion.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - внешний вид двигателя с постоянными магнитами, вид вThe essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict: in FIG. 1 - external view of the permanent magnet motor, view in

аксонометрии; на фиг. 2 - ферромагнитный элемент, в пазах которого установленыaxonometry; in FIG. 2 - ferromagnetic element, in the grooves of which are installed

постоянные магниты статоров, вид в плане; на фиг. 3 - ферромагнитный элемент, в пазах которого установленыpermanent magnets of stators, plan view; in FIG. 3 - ferromagnetic element, in the grooves of which are installed

выступы постоянных магнитов статоров, вид в плане; на фиг. 4 - ферромагнитный элемент, в пазах которого установленыprotrusions of permanent magnets of stators, plan view; in FIG. 4 - ferromagnetic element, in the grooves of which are installed

постоянные магниты ротора, вид в плане, на фиг. 5 - постоянный магнит статоров, вид со стороны, обращенной кpermanent rotor magnets, plan view, in FIG. 5 - permanent magnet stators, view from the side facing

-.. 5-.. 5

на фиг. 6 - внешний вид двигателя с кольцами по внешним контурам статоров и ротора.in FIG. 6 is an external view of the engine with rings along the external contours of the stators and rotor.

Двигатель с постоянными магнитами содержит дисковые статоры 1, между которыми расположен дисковый ротор 2, ферромагнитные элементы 3,4,5 и вал 6. Ротор 2 насажен на вал 6, а статоры 1 закреплены на валу 6 с помош;ью подшипников 7.The permanent magnet motor contains disk stators 1, between which there is a disk rotor 2, ferromagnetic elements 3,4,5, and shaft 6. Rotor 2 is mounted on shaft 6, and stators 1 are mounted on shaft 6 with bearings 7.

Статоры 1 содержат ферромагнитные элементы 3, набранные из отдельных пластин 8 (Фиг.2), представляющих собой кольца с радиальными пазами; каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами. В пазах ферромагнитных элементов 3 установлены постоянные магниты 9, которые в сечении имеют форму части сектора, соответствующую форме пазов ферромагнитных элементов 3. Постоянные магниты 9 статоров 1 намагничены по дуге части сектора и со стороны, обращенной к ротору 2, имеют выступы 10, расположенные вдоль их центральной оси (фиг.5). Между выступами 10 установлены дополнительные ферромагнитные элементы 5, набранные из отдельных пластин 11 (фиг.З), представляющих собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме выступов 10 постоянных магнитов 9. Статоры 1 имеют одинаковое количество постоянных магнитов 9, размещенных с чередованием расположения их полюсов. Статоры 1 относительно друг друга размещеныThe stators 1 contain ferromagnetic elements 3, assembled from individual plates 8 (Figure 2), which are rings with radial grooves; each groove has the shape of a sector portion bounded by concentric arcs and radii. Permanent magnets 9 are installed in the grooves of the ferromagnetic elements 3, which in cross section have the shape of a sector of the sector corresponding to the shape of the grooves of the ferromagnetic elements 3. The permanent magnets 9 of the stators 1 are magnetized along the arc of the sector and, on the side facing the rotor 2, have protrusions 10 located along their central axis (figure 5). Between the protrusions 10, additional ferromagnetic elements 5 are installed, assembled from separate plates 11 (FIG. 3), which are rings with radial grooves, the shape of which corresponds to the shape of the protrusions 10 of the permanent magnets 9. The stators 1 have the same number of permanent magnets 9, arranged in alternating positions their poles. Stators 1 relative to each other are placed

(ofy 6(ofy 6

таким образом, что содержащиеся в них магниты 9 расположены друг относительно друга в шахматном порядке.so that the magnets 9 contained in them are staggered relative to each other.

Ротор 2 содержит ферромагнитные элементы 4, набранные из отдельных пластин 12 (фиг.4), представляющих собой кольца с радиальными пазами; каждый паз имеет форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами. В пазах ферромагнитных элементов 4 установлены постоянные магниты 13, которые в сечении имеют форму части сектора, соответств)аощую форме пазов ферромагнитных элементов 4. Постоянные магниты 13 ротора 2 намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, т.е. положительными полюсами 2 одному статору 1, а отрицательными - к другому. Постоянные магниты, в частности, могут быть выполнены из магнитотвердого материала, например, ЮНДК-35Т5БА.The rotor 2 contains ferromagnetic elements 4, recruited from individual plates 12 (figure 4), which are rings with radial grooves; each groove has the shape of a sector portion bounded by concentric arcs and radii. Permanent magnets 13 are installed in the grooves of the ferromagnetic elements 4, which in cross-section have the shape of a sector part corresponding to the shape of the grooves of the ferromagnetic elements 4. The permanent magnets 13 of the rotor 2 are magnetized in a direction parallel to the axis of rotation and face the same poles in one direction, i.e. e. the positive poles 2 to one stator 1, and the negative poles to the other. Permanent magnets, in particular, can be made of hard magnetic material, for example, UNDK-35T5BA.

Статоры 1 и ротор 2 могут быть снабжены кольцами 14 из ферромагнитного материала, установленными по внешнему контуру статоров 1 и ротора 2 (фиг. 6), что позволяет увеличить КПД двигателя за счет уменьшения полей рассеяния.The stators 1 and rotor 2 can be equipped with rings 14 of ferromagnetic material mounted on the outer contour of the stators 1 and rotor 2 (Fig. 6), which allows to increase the efficiency of the engine by reducing the scattering fields.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

Общеизвестно, что противоположные полюсы магнитов притягиваются, а одноименные - отталкиваются с силой, обратно 1It is well known that the opposite poles of magnets are attracted, and the like poles are repelled with force, back 1

пропорциональной четвертой степени межцентрового магнитополюсного расстояния. В заявляемом двигателе использовано следующее свойство: при ближнем взаимодействии магнита с совмещенными полюсами (магнита 9 статора, намагниченного по дуге сектора) с одним из полюсов второго магнита (магнита 13 ротора 2) при удалении и изолировании четвертого свободного полюса магнита 9, движение происходит таким образом, чтобы полюс второго магнита (магнита 13 ротора 2) подошел к краю противоположного полюса магнита 9 совмещенных полюсов, но с внутренней стороны. В это время ферромагнитные элементы 5 статоров I выполняют роль экранирующего контура и перекрывают (нейтрализуют) поле в зоне отталкивания одноименных полюсов магнитов 9 и 13.proportional to the fourth degree of the intercenter magnetic pole distance. In the inventive engine, the following property is used: when the magnet interacts closely with the poles (magnet 9 of the stator magnetized along the arc of the sector) with one of the poles of the second magnet (magnet 13 of rotor 2) while removing and isolating the fourth free pole of magnet 9, the movement thus so that the pole of the second magnet (magnet 13 of rotor 2) comes to the edge of the opposite pole of the magnet 9 combined poles, but from the inside. At this time, the ferromagnetic elements 5 of stators I play the role of a shielding circuit and block (neutralize) the field in the repulsion zone of the poles of the same name with magnets 9 and 13.

Отрицательный полюс магнита 13-2 ротора 2, взаимодействуя в ближней зоне с двумя полюсами магнита 9-3 статора 1, тянет магнит 13-2 по часовой стрелке до совмещения потенциально-энергетических краев противоположных полюсов, при достижении которых силу, движущую ротор по часовой стрелке, развивают положительный полюс магнита 13-3 ротора 2 и магнита 9-1 статора 1. При этом ферромагнитные элементы 5 статоров 1 выполняют роль экранирующего контура и перекрывают (нейтрализуют) поле в зоне отталкивания одноименных полюсов магнитов. Под воздействием силы притяжения разноименных полюсов движущихся магнитов 13 ротора 2 и магнитов 9 одного из статоров 1The negative pole of the magnet 13-2 of the rotor 2, interacting in the near zone with the two poles of the magnet 9-3 of the stator 1, pulls the magnet 13-2 clockwise until the potential energy edges of the opposite poles are aligned, upon reaching which the force moving the rotor clockwise , develop the positive pole of the magnet 13-3 of the rotor 2 and magnet 9-1 of the stator 1. In this case, the ferromagnetic elements 5 of the stators 1 act as a shielding circuit and block (neutralize) the field in the repulsion zone of the poles of the same name with the magnets. Under the influence of the attractive force of the opposite poles of the moving magnets 13 of the rotor 2 and magnets 9 of one of the stators 1

происходит поворот ротора 2 на определенный угол. При этом, вследствие того, что магниты 9 статоров 1 расположены в шахматном порядке, сближаются разноименные полюсы движущихся магнитов 13 ротора 2 с магнитами 9 другого статора 1, что приводит к повороту ротора еще на некоторый угол. В результате взаимодействия магнитных потоков постоянных магнитов 13 ротора 2 с магнитными потоками постоянных магнитов 9 статоров 1 возникает механическая сила, под действием которой ротор 2 начинает вращаться.rotor 2 rotates at a certain angle. Moreover, due to the fact that the magnets 9 of the stators 1 are staggered, the opposite poles of the moving magnets 13 of the rotor 2 are close to the magnets 9 of the other stator 1, which leads to the rotation of the rotor by another angle. As a result of the interaction of magnetic fluxes of permanent magnets 13 of the rotor 2 with magnetic fluxes of permanent magnets 9 of the stators 1, a mechanical force arises, under the influence of which the rotor 2 begins to rotate.

Каждый раз в процессе взаимодействия магнитов статора с движущимися магнитами ротора производится работа, приводящая к истощению запасенной магнитной энергии, которая возобновляется извне двумя путями: заменой постоянных магнитов или путем перемагничивания.Each time, during the interaction of the stator magnets with the moving rotor magnets, work is performed that leads to depletion of the stored magnetic energy, which is renewed externally in two ways: by replacing the permanent magnets or by magnetization reversal.

Двигатель работает без подвода электроэнергии, обеспечивает экологически чистый процесс преобразования энергии постоянных магнитов в механическую энергию.The engine works without power supply, provides an environmentally friendly process of converting permanent magnet energy into mechanical energy.

Двигатель весьма прост по конструкции, дешев и может быть изготовлен промышленным способом из известных материалов с использованием известных технических средств, технологий, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость.The engine is very simple in design, cheap and can be manufactured industrially from known materials using well-known technical means and technologies, which, in the applicant's opinion, determines its compliance with the criterion of “industrial applicability.

Claims

1. The permanent magnet motor containing disk stators, between which the disk rotor is located, the stators and rotor are composed of permanent magnets separated by intervals, characterized in that the stators and rotor are equipped with ferromagnetic elements assembled from separate plates, which are rings with radial grooves in this case, each groove has the shape of a part of the sector bounded by concentric arcs and radii, the permanent magnets of the stators and rotor are installed in the grooves of the ferromagnetic elements, and thawed magnets in cross section have the shape of a sector part corresponding to the shape of the grooves of the ferromagnetic elements in which they are installed, while the stator magnets on the side facing the rotor have protrusions located along their central axis, between which additional ferromagnetic elements assembled from individual plates, which are rings with radial grooves, the shape of which corresponds to the shape of the protrusions of the permanent magnets, and the stators have the same number of permanent magnets magnetized along the arc of the sector and the poles arranged alternating between their poles, and the permanent magnets of the rotor are magnetized in a direction parallel to the axis of rotation and face the same poles in one direction, while the stator magnets are staggered relative to each other.

2. The permanent magnet motor according to claim 1, characterized in that the stators and rotor are equipped with rings of ferromagnetic material mounted along the outer contour of the stators and rotor.