RU83372U1

RU83372U1 - PULSE-INERENT MOTOR

Info

Publication number: RU83372U1
Application number: RU2009105023/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Иванович Дзиговский; Антон Владимирович Бычков
Original assignee: Андрей Иванович Дзиговский; Антон Владимирович Бычков
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2009-05-27

Abstract

1. Импульсно-инерционный электродвигатель, содержащий источник постоянного тока, электромагниты, каждый в виде двух катушек с последовательно встречным направлением обмоток, расположенные по окружности чередующиеся постоянные магниты и распределительный коллектор, состоящий из токопроводящих пластин, которые разделены между собой диэлектрическими промежутками, а также токосъемные щетки, установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, отличающийся тем, что электромагниты равномерно расположены на неподвижной окружности статора, чередующиеся постоянные магниты равномерно установлены по окружности вращающегося ротора, распределительный коллектор жестко соединен с ротором, токопроводящие пластины коллектора соединены друг с другом проводником, при этом каждая из токосъемных щеток состоит из двух частей, разделенных диэлетриком, а источник постоянного тока соединен с катушками электромагнитов. ! 2. Импульсно-инерционный электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что токопроводящие пластины расположены по лучам промежутков между постоянными магнитами, при этом длина пластин соответствует промежутку между постоянными магнитами. ! 3. Импульсно-инерционный электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что щетки токосъемников по длине соответствуют промежутку между пластинами коллектора. ! 4. Импульсно-инерционный электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что количество токопроводящих пластин в распределительном коллекторе равно половине числа постоянных магнитов статора.1. A pulsed inertial electric motor containing a direct current source, electromagnets, each in the form of two coils with a successively opposite direction of the windings, alternating permanent magnets located around the circumference and a distribution manifold consisting of conductive plates that are separated by dielectric gaps, as well as current collectors brushes installed with the possibility of contact with the collector plates, characterized in that the electromagnets are uniformly located on a fixed circumference the stator, alternating permanent magnets are uniformly mounted around the circumference of the rotating rotor, the distribution manifold is rigidly connected to the rotor, the collector conductive plates are connected to each other by a conductor, each of the collector brushes consists of two parts separated by a dielectric, and the DC source is connected to the coils electromagnets. ! 2. The pulse-inertial electric motor according to claim 1, characterized in that the conductive plates are located along the rays of the gaps between the permanent magnets, while the length of the plates corresponds to the gap between the permanent magnets. ! 3. The pulsed inertial electric motor according to claim 1, characterized in that the current collector brushes in length correspond to the gap between the collector plates. ! 4. The pulse inertial motor according to claim 1, characterized in that the number of conductive plates in the distribution manifold is equal to half the number of permanent stator magnets.

Description

Полезная модель касается конструкции электродвигателей постоянного тока, в частности безредукторных коллекторных электродвигателей низкого напряжения, и может быть использована в качестве мотор-колес на транспорте или иных областях техники.The utility model relates to the design of DC motors, in particular gearless collector motors of low voltage, and can be used as motor wheels in transport or other areas of technology.

Известен встроенный электродвигатель (WO 93/08999 А1, 13.05.93), содержащий две основные части: неподвижный статор, закрепленный на оси и имеющий магнитопровод с постоянными магнитами, размещенными равномерно, и подвижный ротор, несущий обод и содержащий по крайней мере две группы электромагнитов, а также распределительный коллектор, закрепленный на статоре и имеющий токопроводящие пластины, соединенные с источником постоянного тока. На роторе закреплены токосъемники, имеющие электрический контакт с пластинами распределительного коллектора. Однако описанный электродвигатель и его разновидности имеют ряд недостатков, главный из которых заключается в необходимости больших пусковых и переходных токов при начале движения и ускорении транспортного средства. Это приводит к быстрому износу и порче аккумуляторов и ухудшению теплового режима. Также названные электродвигатели имеют низкий крутящий момент, что существенно ограничивает область их практического использования.A built-in electric motor is known (WO 93/08999 A1, 05/13/93) containing two main parts: a fixed stator fixed on an axis and having a magnetic circuit with permanent magnets arranged uniformly, and a movable rotor bearing a rim and containing at least two groups of electromagnets as well as a distribution manifold mounted on a stator and having conductive plates connected to a direct current source. On the rotor are fixed current collectors having electrical contact with the plates of the distribution manifold. However, the described electric motor and its varieties have several disadvantages, the main of which is the need for large starting and transient currents at the beginning of movement and acceleration of the vehicle. This leads to rapid wear and deterioration of the batteries and the deterioration of the thermal regime. Also called electric motors have low torque, which significantly limits the scope of their practical use.

Известны аналогичные электродвигатели по патентам на изобретения №2248657 от 2003 г. и №2303536 от 2006 г. Указанные электродвигатели содержат статор, на котором размещены с одинаковым шагом постоянные магниты. На роторе закреплено четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга. Каждый электромагнит содержит две катушки с последовательно встречным направлением обмоток. Распределительный коллектор закреплен на Similar electric motors are known for patents for inventions No. 2248657 from 2003 and No. 2303536 from 2006. These electric motors contain a stator on which permanent magnets are placed with the same pitch. An even number of electromagnets are fixed on the rotor, which are arranged in pairs opposite each other. Each electromagnet contains two coils with a successively opposite direction of the windings. Distribution manifold fixed to

корпусе статора и состоит из токопроводящих пластин, которые расположены по окружности, разделены диэлектрическими промежутками и соединены с чередованием полярности с источником постоянного тока. С пластинами коллектора контактируют токосъемники, при этом каждый из них подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов. Обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Алгоритм работы указанных двигателей, а также их эксплуатационно-технические характеристики не обеспечивают эффективной и надежной работы.the stator housing and consists of conductive plates that are located around the circumference, separated by dielectric gaps and connected to the alternating polarity with a constant current source. Current collectors are in contact with the collector plates, and each of them is connected to the terminal of the same name of the windings of the corresponding electromagnets. The windings of the coils of adjacent electromagnets are connected in series, and the terminals of the windings of the opposite electromagnets, not connected to the current collectors, are interconnected. The operation algorithm of these engines, as well as their operational and technical characteristics, do not ensure efficient and reliable operation.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому импульсно-инерционному двигателю можно считать двигатель по патенту РФ на изобретение №2285997, 2005 г. Электродвигатель содержит статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом;The closest technical solution to the claimed pulsed inertial motor can be considered the motor according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2285997, 2005. The electric motor contains a stator with a circular magnetic circuit, on which an even number of permanent magnets with the same pitch is fixed;

ротор, отделенный от статора воздушным промежутком и несущий четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга;a rotor separated from the stator by an air gap and carrying an even number of electromagnets, which are arranged in pairs opposite each other;

распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками;a distribution collector mounted on the stator housing and having conductive plates arranged around the circumference connected to alternating polarity with a constant current source and separated by dielectric gaps;

токосъемники, установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов.current collectors installed with the possibility of contact with the collector plates, each of the current collectors connected to the terminal of the same name windings of the respective electromagnets.

Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой.Each of the electromagnets has two coils with a successively opposite direction of the winding, and the windings of the coils of adjacent electromagnets are connected in series, and the terminals of the windings of the opposite electromagnets, not connected to the current collectors, are interconnected.

Однако при таком схемном решении в процессе работы двигателя постоянно меняется направление поля, что снижает количество оборотов (до 300 об/мин) и повышает расход энергии.However, with such a circuit solution, the direction of the field constantly changes during the operation of the engine, which reduces the number of revolutions (up to 300 rpm) and increases energy consumption.

Задача предлагаемого решения - повышение эксплуатационно-технических характеристик за счет повышения числа оборотов и снижения затрат энергии.The objective of the proposed solution is to increase operational and technical characteristics by increasing the speed and reducing energy costs.

Для решения поставленной задачи предложена новая схема электродвигателя, в котором изменено расположение и связи между узлами.To solve this problem, a new circuit of the electric motor is proposed, in which the location and connections between the nodes are changed.

Электродвигатель содержит источник постоянного тока, электромагниты, каждый в виде двух катушек с последовательно встречным направлением обмоток, чередующиеся постоянные магниты, расположенные по окружности, и распределительный коллектор, состоящий из токопроводящих пластин, которые разделены между собой диэлектрическими промежутками, а также токосъемные щетки, установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора. В отличие от известных схем в предлагаемом электродвигателе электромагниты равномерно расположены на неподвижной окружности статора, чередующиеся постоянные магниты равномерно установлены по окружности вращающегося ротора, распределительный коллектор жестко соединен с ротором, токопроводящие пластины коллектора соединены друг с другом проводником, при этом каждая из токосъемных щеток состоит из двух частей, разделенных диэлетриком, а источник постоянного тока соединен с катушками электромагнитов.The electric motor contains a direct current source, electromagnets, each in the form of two coils with a successive opposite direction of the windings, alternating permanent magnets located around the circumference, and a distribution collector consisting of conductive plates that are separated by dielectric gaps, as well as current collector brushes installed with the possibility of contact with the collector plates. Unlike the known circuits in the proposed electric motor, the electromagnets are uniformly located on the fixed circle of the stator, alternating permanent magnets are evenly mounted around the circumference of the rotating rotor, the distribution manifold is rigidly connected to the rotor, the collector conductive plates are connected to each other by a conductor, each of the collector brushes consists of two parts separated by a dielectric, and a DC source connected to coils of electromagnets.

Кроме того, токопроводящие пластины расположены по лучам промежутков между постоянными магнитами, при этом длина пластин соответствует промежутку между постоянными магнитами. Щетки токосъемников по длине соответствуют промежутку между пластинами коллектора. Количество токопроводящих пластин в распределительном коллекторе равно половине числа постоянных магнитов статора.In addition, the conductive plates are located along the rays of the gaps between the permanent magnets, while the length of the plates corresponds to the gap between the permanent magnets. The length of the current collector brushes corresponds to the gap between the collector plates. The number of conductive plates in the distribution manifold is half the number of permanent stator magnets.

Предлагаемое схемное решение исключает изменение поля, уменьшает затраты энергии, позволяет повысить число оборотов двигателя и расширить сферу его применения.The proposed circuit solution eliminates the change in the field, reduces energy costs, allows you to increase the engine speed and expand its scope.

Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:The essence of the utility model is illustrated by the following drawings:

фиг.1 - схема электродвигателя.figure 1 is a diagram of an electric motor.

На фиг.1 изображена схема электродвигателя. На оси 1 жестко закреплен статор 2, на неподвижной окружности которого равномерно расположено четное число электромагнитов 3, в данном случае 6 электромагнитов. Электромагниты расположены попарно напротив друг друга и образуют три пары. Каждый из указанных электромагнитов имеет по две катушки 4 (правую и левую) с последовательно встречным направлением обмотки, (то есть, если одна из катушек намотана по часовой стрелке, то другая - против часовой). Между собой катушки 4 одного электромагнита соединены последовательно, конец обмотки первой катушки электромагнита соединен с началом обмотки второй катушки электромагнита.Figure 1 shows a diagram of an electric motor. On the axis 1, the stator 2 is rigidly fixed, on the fixed circle of which an even number of electromagnets 3 are evenly located, in this case 6 electromagnets. The electromagnets are arranged in pairs opposite each other and form three pairs. Each of these electromagnets has two coils 4 (right and left) with a successively opposite direction of the winding (that is, if one of the coils is wound clockwise, the other counterclockwise). Between themselves, coils 4 of one electromagnet are connected in series, the end of the winding of the first coil of the electromagnet is connected to the beginning of the winding of the second coil of the electromagnet.

Катушки электромагнитов соединены с разноименными полюсами источника питания.Coils of electromagnets are connected to opposite poles of the power source.

На оси 1 концентрично статору 2 закреплен вращающийся ротор 5, по окружности которого равномерно установлены чередующиеся постоянные магниты N-S 6. На роторе 5 концентрично постоянным магнитам 6 жестко закреплен распределительный коллектор, состоящий из равномерно расположенных по окружности токопроводящих пластин 7. Пластины 7 с наружной стороны разделены изоляционным материалом 8, а с противоположной стороны соединены друг с другом проводником 9. Количество токопроводящих пластин 7 всегда нечетно и определяется соотношением n:2, где n - количество постоянных магнитов.A rotary rotor 5 is fixed on the axis 1 concentrically to the stator 2, along the circumference of which alternating permanent magnets NS 6 are uniformly mounted. On the rotor 5 are concentrically permanent magnets 6 a distribution manifold is rigidly fixed, consisting of conductive plates 7. The plates 7 are separated from the outside insulating material 8, and on the opposite side are connected to each other by a conductor 9. The number of conductive plates 7 is always odd and is determined by the ratio n: 2, where n is the number number of permanent magnets.

Пластины 7 расположены по лучам промежутков между постоянными магнитами 6, через один, с небольшим сдвигом. Длина пластин 7 не должна быть меньше длины промежутка между постоянными магнитами 6.The plates 7 are located along the rays of the gaps between the permanent magnets 6, through one, with a slight shift. The length of the plates 7 should not be less than the length of the gap between the permanent magnets 6.

Электродвигатель работает от источника питания. К его положительному контакту параллельно присоединены входы обмоток правых катушек электромагнитов, а к отрицательному - выходы обмоток левых катушек.The electric motor is powered by a power source. The inputs of the windings of the right coils of the electromagnets are connected in parallel to its positive contact, and the outputs of the windings of the left coils are connected to the negative.

Выходы обмоток соединены с токосъемными щетками 10, которые закреплены с возможностью контакта с токопроводящими пластинами 7 коллектора. Щетки 10 также имеют правые и левые части, разделенные диэлектриком. Длина пластин щеток 10 соответствует ширине промежутка между пластинами 7 коллектора.The outputs of the windings are connected to the collector brushes 10, which are fixed with the possibility of contact with the conductive plates 7 of the collector. The brushes 10 also have right and left parts separated by a dielectric. The length of the plates of the brushes 10 corresponds to the width of the gap between the plates 7 of the collector.

Принцип действия предлагаемого электродвигателя, аналогичен традиционному электродвигателю постоянного тока и основан на силах электромагнитного притяжения и отталкивания, возникающих при взаимодействии электромагнитов статора и постоянных магнитов ротора. При прохождении ротором положения, когда ось электромагнита расположена между осями постоянных магнитов, катушки электромагнита запитаны так, что создают магнитный полюс, противоположный полюсу последующего в направлении вращения постоянного магнита и одноименный с полюсом предыдущего постоянного магнита. Таким образом, электромагнит одновременно отталкивается от предыдущего и притягивается к последующему постоянному магниту. При прохождении постоянным магнитом положения напротив оси электромагнита последний обесточен, поскольку токосъемник располагается напротив диэлектрического промежутка. Это положение ротор проходит по инерции. Преимущества настоящего электродвигателя The principle of operation of the proposed electric motor is similar to a traditional direct current electric motor and is based on the forces of electromagnetic attraction and repulsion arising from the interaction of stator electromagnets and permanent rotor magnets. When the rotor passes the position when the axis of the electromagnet is located between the axes of the permanent magnets, the coils of the electromagnet are powered so that they create a magnetic pole opposite to the pole of the subsequent one in the direction of rotation of the permanent magnet and the same name as the pole of the previous permanent magnet. Thus, the electromagnet simultaneously repels from the previous one and is attracted to the next permanent magnet. When the permanent magnet passes the position opposite the axis of the electromagnet, the latter is de-energized, since the current collector is located opposite the dielectric gap. This position of the rotor is inertia. The advantages of a real electric motor

заключаются в строго определенном соотношении числа электромагнитов и постоянных магнитов и их взаиморасположении, а также в используемой схеме коммутации электромагнитов.consist in a strictly defined ratio of the number of electromagnets and permanent magnets and their relative position, as well as in the used circuit of switching electromagnets.

Электродвигатель работает следующим образом. При включении источника питания ток от положительного полюса источника постоянного тока проходит через катушки 4 электромагнитов 3, далее через правые части щеток на соединенные между собой проводником пластины 7 коллектора. Далее, через пластины 7 коллектора, ток подается на левые щетки и через обмотки левых электромагнитов на отрицательный контакт источника питания, цепь замыкается. Поле электромагнита вступает во взаимодействие с постоянным магнитом и возникает момент силы, поворачивающий ротор, и подводящий токопроводящие пластины коллектора к следующим щеткам.The electric motor operates as follows. When the power source is turned on, the current from the positive pole of the direct current source passes through coils 4 of electromagnets 3, then through the right parts of the brushes to collector plates 7 connected by a conductor. Further, through the collector plates 7, current is supplied to the left brushes and through the windings of the left electromagnets to the negative terminal of the power supply, the circuit closes. The electromagnet field interacts with a permanent magnet and a moment of force arises that rotates the rotor and leads the collector conductive plates to the next brushes.

При изменении полярности тока на входе, двигатель крутится в противоположную сторону.When changing the polarity of the current at the input, the motor rotates in the opposite direction.

В данной схеме электродвигателя достигнуто уменьшение скачков напряжения (электропотребление) при разгоне электродвигателя и улучшены его динамические характеристики. Электродвигатель работает без изменения направления поля, уменьшена длина пути, которую ротор проходит по инерции, что позволило снизить его энергоемкость. Предлагаемая схема позволила также при тех же энергетических затратах увеличить число оборотов двигателя и расширить тем самым область его применения.In this electric motor circuit, a reduction in voltage surges (power consumption) during acceleration of the electric motor is achieved and its dynamic characteristics are improved. The electric motor works without changing the direction of the field, the length of the path that the rotor passes by inertia is reduced, which reduced its energy consumption. The proposed scheme also allowed for the same energy costs to increase the engine speed and thereby expand its scope.

Настоящее предложение позволило улучшить эксплуатационно-технических характеристик электродвигателя при сохранении относительной простоты конструкции и надежности.This proposal allowed us to improve the operational and technical characteristics of the electric motor while maintaining the relative simplicity of design and reliability.

Claims

1. A pulsed inertial electric motor containing a direct current source, electromagnets, each in the form of two coils with a successively opposite direction of the windings, alternating permanent magnets located around the circumference and a distribution manifold consisting of conductive plates that are separated by dielectric gaps, as well as current collectors brushes installed with the possibility of contact with the collector plates, characterized in that the electromagnets are uniformly located on a fixed circumference the stator, alternating permanent magnets are uniformly mounted around the circumference of the rotating rotor, the distribution manifold is rigidly connected to the rotor, the collector conductive plates are connected to each other by a conductor, each of the collector brushes consists of two parts separated by a dielectric, and the DC source is connected to the coils electromagnets.

2. The pulse-inertial electric motor according to claim 1, characterized in that the conductive plates are located along the rays of the gaps between the permanent magnets, while the length of the plates corresponds to the gap between the permanent magnets.

3. The pulsed inertial electric motor according to claim 1, characterized in that the current collector brushes in length correspond to the gap between the collector plates.

4. The pulsed inertial motor according to claim 1, characterized in that the number of conductive plates in the distribution manifold is equal to half the number of permanent stator magnets.