Изобретение относится к механике и может быть использовано в отраслях промышленности, занятых изготовлением машин и оборудования с маховиками. The invention relates to mechanics and can be used in industries engaged in the manufacture of machinery and equipment with flywheels.
Известен супермаховик, выполненный в виде витого диска, выполненного из стальной ленты, намотанной на тело вращения из прочного материала, например текстолита [1]. Known super-flywheel, made in the form of a twisted disk made of steel tape wound on a body of revolution made of durable material, such as textolite [1].
Однако такой супермаховик имеет небольшую надежность вследствие отрыва обода от диска при вращении, поскольку обод приклеен к диску, а последний из-за центробежных сил увеличивается в диаметре. Это связано и с тем, что в данной конструкции нет противодействия центробежным силам в виде сил, стремящихся сжать маховик и оси вращения. Поэтому данный маховик не может накопить значительную энергию и передать ее на нагрузку. However, such a super-flywheel has little reliability due to the separation of the rim from the disk during rotation, since the rim is glued to the disk, and the latter increases in diameter due to centrifugal forces. This is due to the fact that in this design there is no counteraction to centrifugal forces in the form of forces tending to compress the flywheel and the axis of rotation. Therefore, this flywheel cannot accumulate significant energy and transfer it to the load.
Целью изобретения является повышение эффективности супермаховика за счет увеличения прочности обода. The aim of the invention is to increase the efficiency of the super flywheel by increasing the strength of the rim.
На чертеже изображен супермаховик, разрез. The drawing shows a super-flywheel, cut.
Он состоит из полого корпуса 1 в виде плоского цилиндра, имеющего в центре одной из крышек отверстие для выпуска. Корпус может быть вакуумированным для уменьшения потерь на трение об воздух. Внутри корпуса 1 установлен маховик 2, состоящий из обода 3, выполненного из стального цилиндра, поверх которого намотана стальная лента, склеенная между витками. Обод 3 также может быть и монолитным из стали и другого ферромагнитного материала. Торцы обода 3 соединены с диском 4, образованным двумя плоскими дисками из немагнитного материала (например, дюралюминий, титан, пластик и др.). Диск осуществляет передачу энергии на обод 3 и снятие этой энергии. Диск соединен с валом, выполненным в виде полой трубки, возможно наличие подшипников. Вал установлен на закрепленной на корпусе 1 оси 7. На этой оси внутри диска 4 закреплен постоянный магнит, выполненный в виде кольца 5, полюсы которого расположены по торцам. С обеих сторон магнит охватывают шайбы 6, выполненные из мягкого ферромагнитного материала с небольшим магнитным сопротивлением. Шайбы 6 приклеены к торцам кольца 5 и несколько выступают над поверхностью кольца 5. Между шайбами 6 и ободом устанавливается минимально возможный магнитный зазор. Почти вся масса маховика сосредоточена в ободе 3. Вместо постоянного магнита может быть использован и элементомагнит. Возможно и одновременное использование и электро- и постоянного магнита. Шайбы, установленные противоположно на ободе и во встречной полярности, могут усилить эффект конструкции. It consists of a hollow body 1 in the form of a flat cylinder having a discharge opening in the center of one of the covers. The housing can be evacuated to reduce friction losses against air. Inside the housing 1, a flywheel 2 is installed, consisting of a rim 3 made of a steel cylinder, over which a steel tape is glued, glued between the turns. The rim 3 may also be monolithic of steel and other ferromagnetic material. The ends of the rim 3 are connected to the disk 4 formed by two flat disks of non-magnetic material (for example, duralumin, titanium, plastic, etc.). The disk transfers energy to the rim 3 and removes this energy. The disk is connected to a shaft made in the form of a hollow tube; bearings may be present. The shaft is mounted on an axis 7 fixed to the housing 1. On this axis, a permanent magnet is fixed inside the disk 4, made in the form of a ring 5, the poles of which are located at the ends. On both sides of the magnet, washers 6 are made of soft ferromagnetic material with low magnetic resistance. The washers 6 are glued to the ends of the ring 5 and protrude slightly above the surface of the ring 5. Between the washers 6 and the rim the smallest possible magnetic gap is established. Almost the entire mass of the flywheel is concentrated in the rim 3. Instead of a permanent magnet, an element magnet can also be used. The simultaneous use of both an electric and permanent magnet is possible. Washers mounted oppositely on the rim and in the opposite polarity can enhance the design effect.
Супермаховик работает следующим образом,
При вращении маховика 2 вокруг оси 7 обод 3 приходит во вращение, одновременно обод 3 взаимодействует с сильной магнитной цепью, состоящей из кольца 5 и шайб 6. При этом центробежная сила, стремящаяся разорвать обод 3, уравновешивается силой магнитного притяжения, а также силой кристаллического притяжения в материале обода 3.The super flywheel works as follows,
When the flywheel 2 rotates around axis 7, the rim 3 comes into rotation, at the same time the rim 3 interacts with a strong magnetic circuit, consisting of a ring 5 and washers 6. In this case, the centrifugal force tending to break the rim 3 is balanced by the force of magnetic attraction, as well as by the force of crystalline attraction in the material of the rim 3.
Увеличение диаметра обода 3 при этом не происходит, поскольку силовые магнитные линии магнита стремятся сократиться и поэтому противодействуют любому изменению расстояния от обода до шайб 6. Перемагничивания материала обода 3 не происходит, поскольку он вращается в однородном магнитном поле, которое охватывает его со всех сторон с одинаковой силой. Поскольку масса маховика 2 сосредоточена в ободе, то устройство может иметь большой момент инерции (важно для использования в качестве силового привода и гироскопа). An increase in the diameter of the rim 3 does not occur, since the magnetic lines of the magnet tend to contract and therefore counteract any change in the distance from the rim to the washers 6. Magnetization of the material of the rim 3 does not occur, since it rotates in a uniform magnetic field that covers it from all sides with equal strength. Since the mass of the flywheel 2 is concentrated in the rim, the device may have a large moment of inertia (important for use as a power drive and gyroscope).
