RU2377708C1

RU2377708C1 - Magnetic electric motor

Info

Publication number: RU2377708C1
Application number: RU2008150837/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук (RU); Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2009-12-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention refers to electric engineering and can be used during conversion of direct current electric motors. The proposed magnetic electric motor includes housing closed with front and rear covers, terminal box; drive and driven shafts are installed inside housing coaxially to each other, free end of driven shaft is passed through hole made in front cover. Both shafts are connected to each other by means of a coupling connected to control handle. Inside housing there arranged are several amplifying elements of similar design and connected to drive shaft. Each amplifying element includes constant magnet made in the form of a rectangular bar and installed vertically. Inside magnet there made is upper and lower vertical channels. Each amplifying element also includes electromagnetodynamic linear motor the windings of which are connected to terminals of terminal box, cog wheel fixed on drive shaft and located in a spheric housing. Upper and lower vertical channels of magnet, electromagnetodynamic linear motor and spheric housing of cog wheel are connected in series to each other by means of pipelines and all of them are filled with steel balls.

EFFECT: providing cost effective electric power consumption and increasing torque moment on driven shaft owing to constant magnets energy being used.

8 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может найти применение в качестве электродвигателя постоянного тока.The present invention relates to the field of electrical engineering and may find application as a direct current electric motor.

Известно фоническое колесо, изготовленное из немагнитного материала, установленное вертикально на оси, по окружности которого на равном расстоянии друг от друга закреплены металлические выступы. В нижней части колеса установлены два электромагнита с сердечниками П-образной формы. Камертон включен в цепь электромагнитов. /И.И.Артоболевский, Механизмы в современной технике, изд.2, 6-7 т, М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981, с.33, №3427/.A phonical wheel made of a non-magnetic material is known, mounted vertically on an axis, on the circumference of which metal protrusions are fixed at an equal distance from each other. Two electromagnets with U-shaped cores are installed at the bottom of the wheel. A tuning fork is included in the electromagnet circuit. / II.I. Artobolevsky, Mechanisms in modern technology, ed. 2, 6-7 tons, M., Science, Main Edition of Physics and Mathematics, 1981, p. 33, No. 3427 /.

Недостатками известного фонического колеса являются небольшая частота вращения, невысокая мощность на валу, необходимость в наличии устройства привода камертона.The disadvantages of the known phonic wheel are a low speed, low power on the shaft, the need for a tuning fork drive device.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией фонического колеса.These disadvantages are due to the design of the phonic wheel.

Известен также роликовый мотор, содержащий корпус, вертикальную ось, закрепленную на корпусе, ролик, установленный свободно на оси, выполненный из немагнитного материала, на боковой поверхности которого закреплены постоянные магниты, установленные через 90 градусов один от другого и повернутые одноименными полюсами в сторону от оси вращения. Электромагнит, установленный горизонтально, продольная ось которого проходит через ось вращения ролика и соосна продольной оси каждого из магнитов ролика, повернут к магнитам ролика одноименным полюсом, устройство для предварительного раскручивания ролика.Also known is a roller motor containing a housing, a vertical axis mounted on the housing, a roller mounted loosely on an axis made of non-magnetic material, on the side surface of which are fixed permanent magnets mounted 90 degrees from each other and rotated by the same poles away from the axis rotation. An electromagnet mounted horizontally, the longitudinal axis of which passes through the axis of rotation of the roller and is aligned with the longitudinal axis of each of the roller magnets, is turned to the magnets of the roller with the same pole, a device for pre-unwinding the roller.

(http://www.master.ru/rolez.htm)(http://www.master.ru/rolez.htm)

Недостатками известного роликового мотора являются небольшая мощность, малый крутящий момент, необходимость в механизме предварительного раскручивания.The disadvantages of the known roller motor are low power, low torque, the need for a preliminary unwinding mechanism.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией роликового мотора. Известный роликовый мотор, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.These disadvantages are due to the design of the roller motor. The well-known roller motor, as the closest in technical essence and achieved useful result, adopted as a prototype.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик роликового мотора.The aim of the present invention is to improve the technical characteristics of a roller motor.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что ролик с магнитами, вертикальная ось и электромагнит заменены ведущим и ведомым валами, причем задний конец ведущего вала установлен в подшипнике задней крышки, а передний конец вставлен в торец ведомого вала, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, причем оба вала связаны друг о другом посредством муфты, которая кинематически соединена с ручкой управления, установленной снаружи корпуса, несколькими усилительными элементами, одинаковыми по конструкции, связанных с ведущим валом, каждый из которых содержит постоянный магнит, выполненный в форме прямоугольного бруска, установленного вертикально, внутри которого выполнены верхний и нижний вертикальные каналы, входное отверстие верхнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность одного магнитного полюса, а входное отверстие нижнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность другого магнитного полюса, причем выходные отверстия верхнего и нижнего вертикальных каналов выходят на среднюю часть постоянного магнита, на противоположные стороны, где напряженность магнитного поля самая минимальная, кроме того, каждый усилительный элемент имеет электромагнитодинамический линейный двигатель, состоящий из С-образного магнита, между полюсами которого установлена электроизоляционная трубка, имеющая сквозные соосные пазы, в которые вставлены две щетки, подключенные к клеммам клеммовой коробки, причем выходное отверстие верхнего вертикального канала соединено трубопроводом с входным отверстием электроизоляционной трубки электромагнитодинамического линейного двигателя, а входное отверстие упомянутого канала соединено трубопроводом с выходным отверстием нижнего вертикального канала, кроме того, зубчатая шестерня усилительного элемента закреплена на ведущем валу и размещена в круглом корпусе, входное отверстие которого трубопроводом соединено с выходным отверстием электроизоляционной трубки электромагнитодинамического линейного двигателя, а выходное отверстие круглого корпуса соединено трубопроводом с входным отверстием нижнего вертикального канала, кроме того, верхний и нижний вертикальные каналы, трубопроводы, электроизоляционная трубка электромагнитодинамического линейного двигателя, круглый корпус зубчатой шестерни заполнены стальными шариками, контактирующими друг с другом и с щетками электромагнитодинамического линейного двигателя, причем каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток, а все трубопроводы выполнены из немагнитного материала.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that the roller with magnets, the vertical axis and the electromagnet are replaced by the drive and driven shafts, the rear end of the drive shaft installed in the bearing of the rear cover and the front end inserted into the end of the driven shaft, the free end of which is missed into the hole of the front cover moreover, both shafts are connected to each other by means of a coupling, which is kinematically connected to a control handle mounted outside the housing, several amplifying elements, identical in design, with knitted with a drive shaft, each of which contains a permanent magnet, made in the form of a rectangular bar mounted vertically, inside which the upper and lower vertical channels are made, the inlet of the upper vertical channel opens to the end surface of one magnetic pole, and the inlet of the lower vertical channel opens on the end surface of another magnetic pole, and the output holes of the upper and lower vertical channels overlook the middle part of the permanent mag filament, on opposite sides, where the magnetic field is the smallest, in addition, each amplifier element has an electromagnetodynamic linear motor, consisting of a C-shaped magnet, between the poles of which there is an insulating tube having through coaxial grooves, into which two brushes are connected to the terminals of the terminal box, and the outlet of the upper vertical channel is connected by a pipe to the inlet of the insulating tube electromagnetically of the linear motor, and the inlet of the said channel is connected by a pipeline to the outlet of the lower vertical channel, in addition, the gear gear of the amplifying element is mounted on the drive shaft and placed in a round casing, the inlet of which is connected by a pipeline to the outlet of the electrically insulating tube of the electrodynamic linear motor, and the outlet of the round casing is connected by a pipe to the inlet of the lower vertical channel, in addition, the upper and lower vertical channels, pipelines, electromagnetically linear motor insulating tube, round gear casing are filled with steel balls in contact with each other and with brushes of the electromagnetodynamic linear motor, and every sixth ball is made of non-conductive ferroalloy, and all pipelines are made of non-magnetic material.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид магнитоэлектрического двигателя, на фиг.2 - вид сзади на магнитоэлектрический двигатель, на фиг.5 - вид спереди на магнитоэлектрический двигатель, на фиг.4 - расположение узлов внутри корпуса магнитоэлектрического двигателя, на фиг.5 - схема усилительного элемента магнитоэлектрического двигателя, на фиг.6 - картина магнитного поля прямоугольного магнита, на фиг.7 - устройство электромагнитодинамического двигателя, на фиг.8 - схема работы усилительного элемента.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general view of a magnetoelectric motor, Fig. 2 is a rear view of a magnetoelectric motor, Fig. 5 is a front view of a magnetoelectric motor, Fig. 4 is an arrangement of nodes inside a magnetoelectric motor housing, figure 5 is a diagram of the amplifying element of a magnetoelectric motor, figure 6 is a picture of the magnetic field of a rectangular magnet, figure 7 is a device of an electromagnetic motor, figure 8 is a diagram of the operation of the amplifying element.

Магнитоэлектрический двигатель содержит корпус 1, закрытый передней 2 и задней 3 крышками и имеющий опорную плиту 4. Внутри корпуса размещено несколько усилительных элементов 5, одинаковых по конструкции, ведущий вал 6, один конец которого установлен в подшипнике задней крышки, а другой вставлен в торец ведомого вала 7, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки. На заднем конце ведомого вала закреплена ведомая полумуфта 8, взаимодействующая с ведущей полумуфтой 9, которая установлена на шлицах ведущего вала с возможностью продольного перемещения и кинематически связана с ручкой управления 10. Каждый усилительный элемент содержит постоянный магнит 11, выполненный в форме прямоугольного бруска, установленного вертикально, внутри которого выполнены верхний 12 и нижний 13 вертикальные каналы. Входное отверстие верхнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность одного магнитного полюса, а входное отверстие нижнего вертикального канала открывается на торцевую поверхность другого магнитного полюса, причем выходные отверстия верхнего и нижнего вертикальных каналов выходят на среднюю часть постоянного магнита, на противоположные стороны, где напряженность магнитного поля самая минимальная или вовсе отсутствует. Каждый усилительный элемент имеет электромагнитодинамический двигатель 14, состоящий из С-образного постоянного магнита 15, между полюсами которого установлена электроизоляционная трубка 16, имеющая сквозные соосные пазы, в которые вставлены две щетки 17, одна напротив другой, подключенные к клеммам клеммовой коробки 18. Выходное отверстие верхнего вертикального канала соединено трубопроводом 19 с входным отверстием электроизоляционной трубки электромагнитодинамического двигателя, а входное отверстие упомянутого канала трубопроводом 20 соединено с выходным отверстием нижнего вертикального канала. Зубчатая шестерня 21 усилительного элемента закреплена на ведущем валу и размещена в круглом корпусе 22, входное отверстие которого трубопроводом 25 соединено с выходным отверстием электроизоляционной трубки электромагнитодинамического двигателя, а выходное отверстие круглого корпуса трубопроводом 24 соединено с входным отверстием нижнего вертикального канала. Все трубопроводы, электроизоляционная трубка, круглый корпус, верхний и нижний вертикальные каналы заполнены стальными шариками 25, контактирующими друг с другом и с щетками электромагнитодинамического двигателя. Чтобы предотвратить действие электрического тока на шарики, находящиеся вне зоны электроизоляционной трубки электромагнитодинамического двигателя, каждый шестой шарик выполнен из ферросплава, не проводящего электрический ток.The magnetoelectric motor contains a housing 1, closed by a front 2 and a back 3 covers and having a base plate 4. Inside the housing there are several reinforcing elements 5 of the same design, the drive shaft 6, one end of which is installed in the bearing of the rear cover, and the other is inserted into the end face of the follower shaft 7, the free end of which is missed into the hole of the front cover. At the rear end of the driven shaft, a driven coupling half 8 is mounted, interacting with the driving coupling half 9, which is mounted on the splines of the drive shaft with the possibility of longitudinal movement and kinematically connected with the control handle 10. Each amplifying element contains a permanent magnet 11 made in the form of a rectangular bar mounted vertically inside which the upper 12 and lower 13 vertical channels are made. The inlet of the upper vertical channel opens to the end surface of one magnetic pole, and the inlet of the lower vertical channel opens to the end surface of another magnetic pole, and the outlet of the upper and lower vertical channels extend to the middle part of the permanent magnet, on opposite sides, where the magnetic field the most minimal or nonexistent. Each amplifier element has an electromagnetic motor 14, consisting of a C-shaped permanent magnet 15, between the poles of which an insulating tube 16 is installed, having through coaxial grooves into which two brushes 17 are inserted, one opposite the other, connected to the terminals of the terminal box 18. Outlet the upper vertical channel is connected by a pipe 19 to the inlet of the insulating tube of the electromagnetic motor, and the inlet of the said channel by a pipe 20 connected to the outlet of the lower vertical channel. The gear wheel 21 of the amplifying element is fixed on the drive shaft and placed in a round casing 22, the inlet of which is connected by a pipe 25 to the outlet of the electric insulating tube of the electromagnetic motor, and the outlet of the round casing by a pipe 24 is connected to the inlet of the lower vertical channel. All pipelines, electrical insulating tube, round casing, upper and lower vertical channels are filled with steel balls 25 in contact with each other and with brushes of the electromagnetic motor. To prevent the action of electric current on balls located outside the zone of the insulating tube of the electromagnetic motor, every sixth ball is made of a ferroalloy that does not conduct electric current.

Работа магнитоэлектрического двигателя.The work of the magnetoelectric motor.

Перед включением магнитоэлектрического двигателя необходимо ручкой управления 10 выключить муфту и разъединить ведущий 6 и ведомый 7 валы. После включения электромагнитодинамического двигателя 14 постоянный ток I поступает на щетки 17, при этом щетки должны касаться одновременно не менее четырех шариков 25. Электрический ток проходит через шарики 25, находящиеся в магнитном поле С-образного магнита 15 и на них действует возникающая динамическая сила F, заставляя их перемещаться со скоростью V и через зубья шестерни 21 вращать ведущий вал 6 с небольшой скоростью. Если посмотреть на фиг.6, где представлена картина магнитного поля магнита 11, то видно, что магнитное поле сосредоточено на полюсах, а в средней части, на фиг.6 показано пунктирными линиями, оно вовсе отсутствует. Поэтому при движении шариков 25 при подходе их к верхнему 12 и нижнему 13 вертикальным каналам они, под действием магнитного поля, с ускорением втягиваются внутрь магнита 11 с силами F₁ и F₂. Те шарики 25, которые находятся в средней части магнита, будут беспрепятственно выходить из него и двигаться дальше по трубопроводам 19, 20. В результате непрерывного воздействия магнитного поля магнита 11 скорость движения шариков 25 будет возрастать, а крутящий момент будет определяться равнодействующей силой Fp. Как только зубчатая шестерня 21 и вместе с ней ведущий вал 6 достигнут максимальной частоты вращения и максимального вращающего момента поворачивается ручка управления 10. Ведущая полумуфта 9 прижимается к ведомой полумуфте 8 и ведомый вал 7 начинает вращаться и приводить в движение механизм, который с ним соединен. Частота вращения ведомого вала 7 и ведущего вала 6 может изменяться в ту или иную сторону при увеличении или уменьшении тока, подаваемого на щетки 17 электромагнитодинамического двигателя. Магнитоэлектрический двигатель не реверсивный и не может вращаться в противоположную сторону. Для его остановки необходимо прекратить подачу электрического тока на щетки 17 электромагнитодинамического двигателя и после остановки ведущего вала 6 отключить муфту. Таким образом, при работе предлагаемого двигателя кроме энергии электрического тока для вращения ведомого вала 7 используется энергия магнитного поля. Все усилительные элементы 5 работают одинаково и одновременно. Для того, чтобы мощность на обоих валах была максимальной, магниты 11 должны иметь большую магнитную напряженность и быть изготовленными из сплавов, в которые входят редкоземельные элементы.Before turning on the magnetoelectric motor, use the control knob 10 to turn off the clutch and disconnect the drive 6 and driven 7 shafts. After turning on the electromagnetic motor 14, direct current I flows to the brushes 17, while the brushes must touch at least four balls 25 at the same time. Electric current passes through the balls 25 located in the magnetic field of the C-shaped magnet 15 and the resulting dynamic force F acts on them causing them to move with speed V and rotate the drive shaft 6 at low speed through the gear teeth 21. If you look at Fig.6, where the picture of the magnetic field of the magnet 11 is presented, it can be seen that the magnetic field is concentrated at the poles, and in the middle part, Fig.6 is shown with dashed lines, it is completely absent. Therefore, when the balls 25 move when they approach the upper 12 and lower 13 vertical channels, they, under the influence of a magnetic field, are pulled with acceleration into the magnet 11 with forces F ₁ and F ₂ . Those balls 25, which are located in the middle part of the magnet, will freely exit it and move further along the pipelines 19, 20. As a result of the continuous action of the magnetic field of the magnet 11, the speed of the balls 25 will increase, and the torque will be determined by the resultant force Fp. As soon as the gear gear 21 and together with it the drive shaft 6 reaches the maximum speed and maximum torque, the control knob 10 turns. The driving coupling half 9 is pressed against the driven coupling half 8 and the driven shaft 7 begins to rotate and set in motion a mechanism that is connected to it. The frequency of rotation of the driven shaft 7 and the drive shaft 6 can vary in one direction or another with an increase or decrease in the current supplied to the brushes 17 of the electromagnetic motor. The magnetoelectric motor is not reversible and cannot rotate in the opposite direction. To stop it, it is necessary to stop the supply of electric current to the brushes 17 of the electromagnetic motor and after stopping the drive shaft 6, disconnect the clutch. Thus, when the proposed engine is running, in addition to electric current energy, magnetic field energy is used to rotate the driven shaft 7. All amplifying elements 5 work the same and at the same time. In order to maximize the power on both shafts, the magnets 11 must have a high magnetic tension and be made of alloys that include rare earth elements.

Технический результат: экономия электроэнергии, экономия цветных и черных металлов, возможность за счет небольших затрат получить большую мощность.Effect: saving energy, saving non-ferrous and ferrous metals, the ability to get more power at the expense of small costs.

Claims

A magnetoelectric motor comprising a housing enclosed by front and rear crises, shafts installed inside the housing, a terminal box, characterized in that the rear end of the drive shaft is installed in the original rear cover, and the front end is inserted into the end of the driven shaft, the free end of which is missed into the hole the front cover, and both shafts are connected to each other by means of a coupling that is kinematically connected to a control handle mounted outside the housing, in addition, the drive shaft is connected to several amplification elements of identical construction, each of which contains a permanent magnet made in the form of a rectangular bar mounted vertically, inside of which the upper and lower vertical channels are made, the inlet of the upper vertical channel opens to the end surface of one magnetic pole, and the inlet of the lower vertical channel opens onto the end surface of another magnetic pole, with the outlet openings of the upper and lower vertical channels facing the middle part permanent magnet, on the opposite side, where the magnetic field is the smallest, in addition, each amplifier element has an electro-magnetodynamic linear motor consisting of a C-shaped magnet, between the poles of which there is an insulating tube having through coaxial grooves into which two brushes are inserted, connected to the terminals of the terminal box, and the outlet of the upper vertical channel is connected by a pipe to the inlet of the electrically insulating tube of the electron a linear dynamic motor, and the inlet of the said channel is connected by a pipe to the outlet of the lower vertical channel, in addition, the gear gear of the amplifying element is mounted on the drive shaft and placed in a round casing, the inlet of which is connected by a pipe to the outlet of the electrically insulating tube of the electro-dynamic linear motor, and the outlet of the round casing is connected by a pipe to the inlet of the lower vertical channel, chrome In addition, the upper and lower vertical channels, pipelines, the electromagnetically linear motor insulating tube, the circular gear casing are filled with steel balls in contact with each other and with the electromagnetically linear motor brushes, and every sixth ball is made of ferroalloy, which does not conduct electric current, and All pipelines are made of non-magnetic material.