RU2783959C1

RU2783959C1 - Electric motor installation with magnetic device

Info

Publication number: RU2783959C1
Application number: RU2022100068A
Authority: RU
Inventors: Шоу-Сюнь ЛИ; Чунь-И ЛИ
Original assignee: Шоу-Сюнь ЛИ; Чунь-И ЛИ
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2022-11-22

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to an electric motor installation with a magnetic device. An electric motor installation with a magnetic device contains an electric motor, a rotating shaft connected to the electric motor, a magnetic device containing a set of rotating discs and a set of fixed rings connected to each of them. Magnetic elements are placed on the outer periphery of each rotating disc, and corresponding magnetic elements are placed on the inner periphery of each stationary ring, so that the direction of the magnetic moment of each of them is rotated relative to the radius of the rotating disk by the same angle. Magnetic elements and corresponding magnetic elements of adjacent rotating discs are located on the same side line with alternation. The magnetic elements and the corresponding magnetic elements are facing each other so that a magnetic repulsion takes place between them.

EFFECT: reduction in kinetic energy losses.

3 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение The field of technology to which the invention belongs

0001 Предлагаемое изобретение относится к электродвигателю, в частности, к электродвигателю, оснащенному магнитным устройством, то есть, к электродвигательной установке с магнитным устройством. 0001 The present invention relates to an electric motor, in particular to an electric motor equipped with a magnetic device, that is, to an electric propulsion system with a magnetic device.

Предпосылки создания предлагаемого изобретения Prerequisites for the creation of the invention

0002 Электрический двигатель - это устройство, преобразующее электрическую энергию в кинетическую энергию на выходном валу. Из-за трения между выходным валом и другими деталями некоторая часть кинетической энергии теряется. Сокращение потерь кинетической энергии на выходном валу способствовало бы улучшению характеристик электродвигателя. 0002 An electric motor is a device that converts electrical energy into kinetic energy on an output shaft. Due to friction between the output shaft and other parts, some of the kinetic energy is lost. Reducing the loss of kinetic energy on the output shaft would improve the performance of the electric motor.

Краткое описание изобретения Brief description of the invention

0003 Одной из целей предлагаемого изобретения является создание электродвигательной установки с магнитным устройством, обеспечивающей сокращение потерь кинетической энергии на выходном валу для экономии рабочей мощности.0003 One of the objectives of the proposed invention is the creation of an electric propulsion system with a magnetic device that reduces the loss of kinetic energy on the output shaft to save operating power.

0004 Для преодоления технических проблем предшествующего уровня техники предлагаемое изобретение предусматривает создание электродвигательной установки с магнитным устройством, в состав которой входит электродвигатель, вращаемый вал, соединенный с электродвигателем, магнитное устройство, содержащее вращаемый диск и совокупность магнитных элементов, при этом через вращаемый диск проходит вращаемый вал, соединенный с диском соосно и кинематически связывающий вращаемый диск с электродвигателем, получающим электрическую энергию для вращения вращаемого вала с приведением во вращение частей магнитного устройства, при этом магнитные элементы размещены на внешней периферии вращаемого диска по окружности и каждый магнитный элемент расположен таким образом, что направление его магнитного момента отклонено от радиуса вращаемого диска на некоторый угол, и неподвижное кольцо, сопряженное с одним вращаемым диском и охватывающее внешнюю периферию этого вращаемого диска, при этом неподвижное кольцо содержит совокупность соответственных магнитных элементов, и соответственные магнитные элементы соседних неподвижных колец на одной боковой линии расположены с чередованием, при этом соответственные магнитные элементы размещены по окружности на внутренней периферийной поверхности каждого неподвижного кольца таким образом, что каждый соответственный магнитный элемент обращен к вращаемому диску для создания магнитного отталкивания между соответственными магнитными элементами и магнитными элементами при сближении одного соответственного магнитного элемента и одного магнитного элемента друг с другом, так что между соответственными магнитными элементами и магнитными элементами имеет место магнитное отталкивание. 0004 In order to overcome the technical problems of the prior art, the present invention provides for the creation of an electric propulsion system with a magnetic device, which includes an electric motor, a rotatable shaft connected to the electric motor, a magnetic device containing a rotatable disk and a set of magnetic elements, while a rotatable shaft passes through the rotatable disk connected to the disk coaxially and kinematically connecting the rotating disk with an electric motor that receives electrical energy to rotate the rotating shaft to rotate the parts of the magnetic device, while the magnetic elements are placed on the outer periphery of the rotating disk around the circumference and each magnetic element is located in such a way that the direction its magnetic moment is deviated from the radius of the rotating disk by a certain angle, and the fixed ring, conjugated with one rotating disk and covering the outer periphery of this rotating disk, while the fixed ring with holds a plurality of respective magnetic elements, and the respective magnetic elements of adjacent fixed rings on one lateral line are arranged in alternation, wherein the respective magnetic elements are arranged circumferentially on the inner peripheral surface of each fixed ring so that each respective magnetic element faces the rotating disk to create magnetic repulsion between the respective magnetic elements and the magnetic elements when the one respective magnetic element and the one magnetic element approach each other so that a magnetic repulsion takes place between the respective magnetic elements and the magnetic elements.

0005 В одном из вариантов осуществления изобретения предусмотрено более одного вращаемого диска, каждое неподвижное кольцо сопряжено с одним вращаемым диском и охватывает внешнюю периферию последнего. 0005 In one of the embodiments of the invention, more than one rotating disk is provided, each fixed ring is associated with one rotating disk and surrounds the outer periphery of the latter.

0006 В одном из вариантов осуществления изобретения магнитные элементы соседних вращаемых дисков на одной боковой линии расположены с чередованием. 0006 In one of the embodiments of the invention, the magnetic elements of adjacent rotating disks on the same lateral line are arranged in alternation.

0007 В одном из вариантов осуществления изобретения соответственные магнитные элементы неподвижных колец на одной боковой линии расположены с чередованием. 0007 In one of the embodiments of the invention, the respective magnetic elements of the fixed rings on the same lateral line are arranged in alternation.

0008 В одном из вариантов осуществления изобретения угол, на который повернут магнитный момент относительно радиуса вращаемого диска, составляет 45°. 0008 In one of the embodiments of the invention, the angle by which the magnetic moment is rotated relative to the radius of the rotating disk is 45°.

0009 В одном из вариантов осуществления изобретения при сближении друг с другом одного соответственного магнитного элемента и одного магнитного элемента южный полюс соответственного магнитного элемента и южный полюс магнитного элемента создают магнитное отталкивание. 0009 In one embodiment of the invention, when one respective magnetic element and one magnetic element approach each other, the south pole of the respective magnetic element and the south pole of the magnetic element create a magnetic repulsion.

0010 Согласно решению, примененному в изобретении, каждый вращаемый диск снабжен магнитными элементами, а каждое неподвижное кольцо снабжено соответственными магнитными элементами. Между каждым магнитным элементом и по меньшей мере одним соответственным магнитным элементом имеет место магнитное отталкивание, и, таким образом, вращаемый вал поддерживается этой силой магнитного отталкивания. Кроме того, как магнитные элементы, так и соответственные магнитные элементы расположены с чередованием, что улучшает характеристики вращения. Такое решение имеет перед механическим подшипником то преимущество, что за отсутствием трения электродвигатель имеет низкие потери кинетической энергии, что позволяет снизить рабочую мощность. 0010 According to the solution used in the invention, each rotating disc is provided with magnetic elements and each fixed ring is provided with respective magnetic elements. A magnetic repulsion takes place between each magnetic element and at least one corresponding magnetic element, and thus the rotating shaft is supported by this magnetic repulsion force. In addition, both the magnetic elements and the respective magnetic elements are arranged in an alternating manner, which improves the rotation characteristics. This solution has the advantage over a mechanical bearing that, due to the absence of friction, the electric motor has low kinetic energy losses, which makes it possible to reduce the operating power.

Краткое описание прилагаемых графических материалов Brief Description of Attached Graphics

0011 0011

На фиг. 1 схематично изображена электродвигательная установка с магнитным устройством согласно одному из вариантов осуществления изобретения. In FIG. 1 schematically shows an electric propulsion system with a magnetic device according to one embodiment of the invention.

На фиг. 2 предлагаемая установка схематично изображена на виде спереди, при этом иллюстрируется внутренняя часть магнитного устройства и соответствующее неподвижное кольцо. In FIG. 2, the proposed installation is shown schematically in a front view, illustrating the interior of the magnetic device and the associated fixed ring.

На фиг. 3 схематично на виде спереди изображены соседние магнитные устройства и соседние неподвижные кольца в предлагаемой установке. In FIG. 3 is a schematic front view showing adjacent magnetic devices and adjacent fixed rings in the proposed installation.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения Detailed Description of the Preferred Embodiments of the Invention

0012 Далее подробно описываются предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылками на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3. Эти варианты служат целям иллюстрации изобретения и не ограничивают его объем. 0012 The following describes in detail the preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. 1, fig. 2 and FIG. 3. These options serve the purposes of illustrating the invention and do not limit its scope.

0013 Как можно видеть на фиг. 1 и фиг. 2, электродвигательная установка 100 с магнитным устройством согласно одному из вариантов осуществления изобретения содержит следующие компоненты: электродвигатель 1, вращаемый вал 2, соединенный с электродвигателем 1, магнитное устройство 3, включающее в себя вращаемый диск 31 и совокупность магнитных элементов 32, при этом вращаемый диск 31 соединен с вращаемым валом 2 соосно, и вращаемый диск 31 через вращаемый вал 2 кинетически соединен с электродвигателем 1, получающим электрическую энергию для вращения вращаемого вала 2 с приведением во вращение частей магнитного устройства 3, при этом магнитные элементы 32 расположены на внешней периферии вращаемого диска 31 по окружности и каждый магнитный элемент 32 расположен таким образом, что направление его магнитного момента повернуто на угол θ1 относительно радиуса вращаемого диска 31, и неподвижное кольцо 4, сопряженное с вращаемым диском 31 и охватывающее этот вращаемый диск 31, причем неподвижное кольцо 4 содержит совокупность соответственных магнитных элементов 41, размещенных по окружности на внутренней периферийной поверхности неподвижного кольца 4 таким образом, что каждый соответственный магнитный элемент 41 обращен к вращаемому диску 31 для создания магнитного отталкивания между соответственными магнитными элементами 41 и магнитными элементами 32. 0013 As can be seen in FIG. 1 and FIG. 2, the electric motor unit 100 with a magnetic device according to one embodiment of the invention comprises the following components: an electric motor 1, a rotating shaft 2 connected to the electric motor 1, a magnetic device 3 including a rotating disk 31 and a plurality of magnetic elements 32, wherein the rotating disk 31 is connected coaxially with the rotatable shaft 2, and the rotatable disk 31 is kinetically connected to the electric motor 1 through the rotatable shaft 2, receiving electrical energy to rotate the rotatable shaft 2 to drive the parts of the magnetic device 3, while the magnetic elements 32 are located on the outer periphery of the rotatable disk 31 around the circumference and each magnetic element 32 is located in such a way that the direction of its magnetic moment is rotated by an angle θ1 relative to the radius of the rotating disk 31, and the fixed ring 4, conjugated with the rotating disk 31 and enclosing this rotating disk 31, and the fixed ring 4 contains a set corresponding relative magnetic elements 41 placed around the circumference on the inner peripheral surface of the fixed ring 4 so that each respective magnetic element 41 faces the rotating disk 31 to create a magnetic repulsion between the respective magnetic elements 41 and the magnetic elements 32.

0014 В рассматриваемом варианте вращаемый вал 2 снабжен соединительным элементом 21. Этот соединительный элемент 21 является ременным шкивом, который может быть соединен ремнем с другим валом, не соосным с валом 2. В другом варианте соединительный элемент 21 может быть зубчатой передачей, служащей трансмиссией для приведения во вращение другого вала. В альтернативном варианте вращаемый вал 2 не снабжен соединительным элементом 21, а является приводным валом, связанным с нагрузкой напрямую. Вращаемый вал 2 может быть напрямую соединен, например, с ротором вентилятора. 0014 In this embodiment, the rotatable shaft 2 is provided with a connecting element 21. This connecting element 21 is a belt pulley, which can be connected by a belt to another shaft not coaxial with the shaft 2. In another embodiment, the connecting element 21 can be a gear train serving as a transmission for driving into the rotation of another shaft. Alternatively, the rotatable shaft 2 is not provided with a connecting element 21, but is a drive shaft connected directly to the load. The rotatable shaft 2 can be connected directly to, for example, a fan rotor.

0015 Как можно видеть на фиг. 2, внешняя периферия вращаемых дисков 31 магнитных устройств 3 снабжена прорезями, расположенными под одинаковыми углами относительно центра вращаемых дисков 31, для размещения соответственных магнитных элементов 41. В рассматриваемом варианте углы между соседними соответственными магнитными элементами 41 в два раза превышают углы между соседними магнитными элементами 32. Другими словами, число магнитных элементов 32 в два раза превышает число соответственных магнитных элементов 41. Каждый вращаемый диск 31 работает с четырьмя соответственными магнитными элементами 41 и восемью магнитными элементами 32. Разумеется, эти количества магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 не являются ограничивающим признаком. Магнитные элементы 32 и соответственные магнитные элементы 41 являются постоянными магнитами. В рассматриваемом варианте магнитные элементы 32 и соответственные магнитные элементы 41 имеют цилиндрическую форму. Направление магнитного момента каждого магнитного элемента 32 параллельно его продольному направлению. Направление магнитного момента каждого соответственного магнитного элемента 41 параллельно его продольному направлению. Направления магнитных моментов магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 находятся в радиальной плоскости вращаемых дисков 31 и повернуты относительно радиуса вращаемого диска на угол θ1 одинаково по часовой стрелке или против часовой стрелки. В рассматриваемом варианте, если смотреть в направлении от электродвигателя 1 к магнитным устройствам 3, направления магнитных моментов магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 повернуты относительно радиуса вращаемого диска на одинаковый угол против часовой стрелки. Этот угол θ1 составляет 45°. Угол θ1 не может быть ни нулевым, ни прямым. Магнитные элементы 32 и соответственные магнитные элементы 41 могут иметь форму пуговицы или иную форму. 0015 As can be seen in FIG. 2, the outer periphery of the rotatable disks 31 of the magnetic devices 3 is provided with slits at equal angles relative to the center of the rotatable disks 31 to accommodate respective magnetic elements 41. In this embodiment, the angles between adjacent respective magnetic elements 41 are twice the angles between adjacent magnetic elements 32 In other words, the number of magnetic elements 32 is twice the number of corresponding magnetic elements 41. Each rotating disc 31 operates with four corresponding magnetic elements 41 and eight magnetic elements 32. Of course, these numbers of magnetic elements 32 and corresponding magnetic elements 41 are not limiting. sign. The magnetic elements 32 and the corresponding magnetic elements 41 are permanent magnets. In this embodiment, the magnetic elements 32 and the corresponding magnetic elements 41 have a cylindrical shape. The direction of the magnetic moment of each magnetic element 32 is parallel to its longitudinal direction. The direction of the magnetic moment of each respective magnetic element 41 is parallel to its longitudinal direction. The directions of the magnetic moments of the magnetic elements 32 and the corresponding magnetic elements 41 are in the radial plane of the rotatable disks 31 and rotated relative to the radius of the rotatable disk by an angle θ1 equally clockwise or counterclockwise. In this embodiment, when viewed in the direction from the electric motor 1 to the magnetic devices 3, the directions of the magnetic moments of the magnetic elements 32 and the corresponding magnetic elements 41 are rotated relative to the radius of the rotating disk by the same angle counterclockwise. This angle θ1 is 45°. The angle θ1 cannot be zero or right. The magnetic elements 32 and the corresponding magnetic elements 41 may be button-shaped or otherwise.

0016 Как можно видеть на фиг. 2, обращенные наружу концы магнитных элементов 32 являются южными полюсами. Концы соответственных магнитных элементов 41, обращенные внутрь, являются южными полюсами. То есть, полярность сближающихся концов магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41 одинакова. Между каждым магнитным элементом 32 и по меньшей мере одним соответственным магнитным элементом 41 имеет место магнитное отталкивание. Электродвигательная установка 100 с магнитным устройством обеспечивает для вращаемого вала 2 бесконтактную опору за счет магнитного отталкивания магнитных элементов 32 и соответственных магнитных элементов 41. Такое решение имеет перед механическим подшипником то преимущество, что за отсутствием трения предлагаемая установка 100 имеет низкие потери кинетической энергии, что позволяет снизить рабочую мощность. В другом варианте при сближении одного магнитного элемента 32 и одного соответственного магнитного элемента 41 магнитное отталкивание между ними создается северными полюсами магнитного элемента 32 и соответственного магнитного элемента 41. 0016 As can be seen in FIG. 2, the outwardly facing ends of the magnetic elements 32 are the south poles. The inwardly facing ends of the respective magnetic elements 41 are the south poles. That is, the polarity of the approaching ends of the magnetic elements 32 and the respective magnetic elements 41 is the same. Between each magnetic element 32 and at least one corresponding magnetic element 41 there is a magnetic repulsion. The electric propulsion system 100 with a magnetic device provides a non-contact support for the rotating shaft 2 due to the magnetic repulsion of the magnetic elements 32 and the corresponding magnetic elements 41. reduce operating power. In another embodiment, when one magnetic element 32 and one corresponding magnetic element 41 approach each other, the magnetic repulsion between them is created by the north poles of the magnetic element 32 and the corresponding magnetic element 41.

0017 В рассматриваемом варианте используется три вращаемых диска 31, которые разнесены друг от друга. Также имеется три неподвижных кольца 4, каждое из которых охватывает внешнюю периферию соответствующего вращаемого диска 31. Чем больше магнитных элементов 32 на вращаемом диске 31 и соответственных магнитных элементов 41 на неподвижном кольце 4, тем сильнее магнитное отталкивание. Магнитные элементы 32 соседних вращаемых дисков 31 на одной боковой линии расположены с чередованием. На фиг. 3 магнитные элементы 32, показанные сплошной линией, и магнитные элементы 32, показанные пунктирной линией расположены на разных соседних вращаемых дисках 31. По сравнению с магнитными элементами 32 соседних вращаемых дисков 31, размещенных так, что их можно расположить на одной боковой линии, магнитные элементы 32 в этом варианте позволяют увеличить расстояние между магнитными элементами 32 соседних вращаемых дисков 31 и тем самым уменьшить интерференцию магнитного поля. 0017 In the considered embodiment, three rotating disks 31 are used, which are spaced apart from each other. There are also three fixed rings 4, each of which surrounds the outer periphery of the respective rotating disk 31. The more magnetic elements 32 on the rotating disk 31 and the corresponding magnetic elements 41 on the fixed ring 4, the stronger the magnetic repulsion. The magnetic elements 32 of adjacent rotating disks 31 on the same side line are arranged in alternation. In FIG. 3, the magnetic elements 32 shown in solid line and the magnetic elements 32 shown in dashed line are located on different adjacent rotating disks 31. 32 in this embodiment make it possible to increase the distance between the magnetic elements 32 of adjacent rotating disks 31 and thereby reduce the interference of the magnetic field.

0018 Аналогично, соответственные магнитные элементы 41 соседних неподвижных колец 4 на одной боковой линии расположены с чередованием. На фиг. 3 соответственные магнитные элементы 41, показанные сплошной линией, и соответственные магнитные элементы 41, показанные пунктирной линией, расположены на разных соседних неподвижных кольцах 4. По сравнению с соответственными магнитными элементами 41 соседнего неподвижного кольца 4, размещенными так, что их можно расположить на одной боковой линии, соответственные магнитные элементы 41 в этом варианте позволяют увеличить расстояние между соответственными магнитными элементами 41 соседних неподвижных колец 4 и тем самым уменьшить интерференцию магнитного поля. 0018 Similarly, the respective magnetic elements 41 of adjacent fixed rings 4 on the same lateral line are arranged in alternation. In FIG. 3, respective magnetic elements 41 shown in solid line and respective magnetic elements 41 shown in dashed line are located on different adjacent fixed rings 4. lines, the respective magnetic elements 41 in this embodiment make it possible to increase the distance between the respective magnetic elements 41 of adjacent fixed rings 4 and thereby reduce the interference of the magnetic field.

0019 Приведенное выше описание следует рассматривать только как обсуждение предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Специалист в данной области техники может вносить различные модификации без отклонения от настоящего изобретения. Эти модификации входят в объем изобретения. 0019 The above description should only be considered as a discussion of the preferred embodiments of the invention. A person skilled in the art can make various modifications without deviating from the present invention. These modifications are within the scope of the invention.

Claims

1. An electric propulsion system with a magnetic device, containing

- electric motor,

- a rotating shaft connected to an electric motor,

- a magnetic device containing a set of rotatable disks and a set of magnetic elements, while said rotatable shaft passes through said rotatable disks, connected coaxially with each of them, so that through the rotatable shaft the rotatable disks are kinetically connected with an electric motor that receives electric energy to rotate the rotatable shaft with rotation of parts of the magnetic device, while on the outer periphery of each rotated disk magnetic elements are placed around the circumference, each of which is located in such a way that the direction of its magnetic moment is turned relative to the radius of the rotated disk by an angle, and the magnetic elements of neighboring rotating disks are located on one lateral line with alternation, and

- a set of fixed rings, each of which is associated with one rotating disk and covers the outer periphery of the latter, while each fixed ring contains a set of corresponding magnetic elements, while the corresponding magnetic elements of neighboring fixed rings on one side line are placed in alternation, while these corresponding the magnetic elements are placed circumferentially on the inner peripheral surface of each fixed ring in such a way that each respective magnetic element faces the rotating disk to create a magnetic repulsion between the respective magnetic elements and the magnetic element when one respective magnetic element and one magnetic element approach each other, so that there is magnetic repulsion between the respective magnetic elements and the magnetic elements.

2. Installation according to claim. 1, in which the said angle, by which the magnetic moment of the magnetic element is rotated relative to the radius of the rotating disk, is equal to 45°.

3. Installation according to claim 1, in which magnetic repulsion occurs when the south poles of one respective magnetic element and one magnetic element approach each other.