WO2018117908A1 - Capacitive electrical machine with internal compression cells - Google Patents

Capacitive electrical machine with internal compression cells Download PDF

Info

Publication number
WO2018117908A1
WO2018117908A1 PCT/RU2017/000943 RU2017000943W WO2018117908A1 WO 2018117908 A1 WO2018117908 A1 WO 2018117908A1 RU 2017000943 W RU2017000943 W RU 2017000943W WO 2018117908 A1 WO2018117908 A1 WO 2018117908A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
eme
cells
internal compression
cell
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000943
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Евгений Анатольевич ОБЖИРОВ
Original Assignee
Евгений Анатольевич ОБЖИРОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Анатольевич ОБЖИРОВ filed Critical Евгений Анатольевич ОБЖИРОВ
Publication of WO2018117908A1 publication Critical patent/WO2018117908A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/06Influence generators
    • H02N1/08Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines

Definitions

  • Capacitive electric machines with internal compression cells belong to a wide class of transducers designed to convert electrical energy into mechanical and reverse transformations and acting due to the electrostatic forces of Coulomb attraction between electric charges of opposite signs placed on specially designed electrodes called contact pair of electrodes.
  • EMEs claimed in the present invention can be used in industry and technology as motors and actuators that convert electrical energy into mechanical energy, for example, in robotics, in actuators of electric locks and other locking devices, and in many other areas of technology.
  • EMEs can be used as a inverse converter of mechanical energy into electrical energy; in this quality, EMEs can be used both as a generator of electric current pulses of both high voltage and any other value necessary for household and industrial electrical engineering.
  • the declared electrostatic micromotors and microgenerators can be used wherever piezoelectric transducers are used now, including as voltage-controlled relays, as micromotors in servos and in many other devices.
  • the first electrostatic converters appeared long before the discovery of the principle of electromagnetic induction.
  • a wide class of electrical machines operating on the principles of electrostatics is known, which contain at least one pair of electrodes designed to accumulate electric charges of the opposite sign, through which the electrodes interact with each other. This interaction of the electrodes is more convenient and it is easier to describe through the dynamics of their capacitive characteristics, since any pair of electrodes can be considered as an electric capacitor of variable capacitance (KPE), the capacitance of which depends on the geometry of the electrodes, their relative position and the dielectric characteristics of the medium located between the electrodes.
  • KPE variable capacitance
  • the Van de Graaff generator in which a dielectric tape is used, which is the rotor of the generator, and its variation is the pelletron.
  • piezoelectric machines based on the direct and inverse piezoelectric effect is also known.
  • these devices can be considered as analogues of electrostatic capacitive converters, since their work is based on the same principle of tight connection of geometric characteristics and potential difference of opposing surfaces of piezoceramic work elements.
  • Piezoelectric micromotors sometimes called ultrasonic, are widely used.
  • these devices are already successfully competing with and surpassing electromagnetic electric machines. For example, they are widely used in camera lens control systems.
  • the disadvantages of these machines include expensive production technology and a relatively small resource of work, as well as technological problems when trying to increase the size and power of the device.
  • the force and power of such a converter is the greater, the more they differ in magnitude of C max and C m , n , and they are also directly proportional to the square of the applied voltage. Since C min is technically easy to reduce to almost zero, the efficiency and power of the EME will be the greater, the more C max . Increasing this EME value is one of the main tasks for increasing the power and other power characteristics of EMEs, which is the ultimate goal of the solutions claimed in the present invention.
  • electrostatic planar actuators which are variable capacitors (KPIs), built on the basis of a conventional flat capacitor, consisting of two flat electrodes superimposed on top of each other through a dielectric layer separating the conductive parts of the electrodes.
  • KPIs variable capacitors
  • the dielectric layer is an air gap. Due to poor electrical strength and low dielectric constant of air, such devices have very low power and efficiency.
  • EPA electrostatic planar actuator
  • Comb drive EPA consists of two plane-parallel electrodes, we will call them a contact pair of electrodes placed parallel to each other at a variable distance.
  • one of the plates is suspended above the second on a spring.
  • the change in the capacity of such a device occurs by changing the distance between the plates in the direction perpendicular to the plates, this method is well known and is the general level of technology.
  • EPA and similar devices are, apparently, the closest analogues of the claimed invention.
  • the first technical task to increase the power of such EMEs is the manufacture of electrodes, the surfaces of which are as smooth and flat as possible. Any deterioration in the surface quality of interacting electrodes increases the number and size of air gaps between the surfaces of the electrodes in a state of abutting each other and, as a consequence, leads to a decrease in C max, and eventually to a decrease in power Aimé.
  • the proposed technical solution largely solves this problem, since it involves the use of flexible electrodes (film, tape or thin wire), the application of which on top of each other due to flexibility is close to ideal. Mechanical methods of surface treatment of the electrodes are either not able, in principle, to achieve the desired purity of processing, or are very expensive.
  • the electrodes should be as thin as possible, have the maximum possible contact surface and be located as close to each other as possible, which allows create a KPI with a very large contact area of interacting electrodes S per unit volume of EME.
  • electrically conductive and dielectric materials up to several microns thick, such materials (metal foil and polymer films) are produced by the industry in a wide assortment, respectively, the maximum distance between the electrodes can be reduced to hundreds or even tens of microns, which makes it possible to obtain really high specific power EMEs.
  • EMEs to increase the power and power characteristics of EMEs, it is proposed to use the same principle of movement of the electrodes of a contact pair towards each other under the influence of electrostatic attraction forces, but a design of a fundamentally different type is proposed.
  • the device moves (moves) any part of it under the influence of or against the electrostatic force.
  • the movement in the direction normal to the surface of the attracting electrodes as in the case of a planar electrostatic actuator, or the sliding movement of one electrode relative to another in an EME with a shift. In the latter case, the distance between the contacting surfaces of the electrodes does not change.
  • the electrodes of the contact pair of the EME must be flexible, and the EME, in addition to the electrodes, must contain special sufficiently solid (rigid) elements of the inner frame (EEC), placed on the surfaces of the electrodes of the contact pair so that the electrodes and the EEC data form some internal cavity with a closed inner surface formed by the contact surfaces of these electrodes and the EVC.
  • EEC inner frame
  • YaVS cell of internal compression
  • FIG. Figure 1 shows one of the options for such a nuclear explosive - vertical sections of the same YaVS in two extreme positions.
  • the cell is formed by two flexible flat electrodes (3) and (2) (in Fig. 1, the planes of the electrodes are perpendicular to the section plane, the electrodes are made of conductive material coated on the inside for the cavity of the cell (4) with a uniform dielectric layer) and one EEC ( 1), made in the form of a rectangular parallelepiped, elongated in the direction perpendicular to the plane of the section, and having a square cross section (shown in sections).
  • the ends of the electrodes from the side opposite to the EVC (1) are rigidly connected to each other along some electrode fastening strip parallel to the direction along which the EVK are stretched, to simplify this strip we will consider the line (the width of the fastening strip can and should be made as small as possible), which is a sectional view of FIG. 1 is projected to the point (5).
  • This YaVS forms a capacitor of variable capacitance (KPI).
  • KPI variable capacitance
  • the cell is in the ⁇ position, when the electrodes (3) and (2) are as close as possible and closely adjoin each other (some fragments of the electrodes at the same time encircle the EVC), and the cell volume is zero, i.e., the cell is in a fully compressed state .
  • the transition of the nuclear weapon from the upper uncompressed position to the lower compressed position is characterized by a change in the horizontal length (length) of the nuclear weapon by a certain value x (in the lower figure in Fig. 1 x reaches its maximum value).
  • the capacity of the EME i.e. CPE YaVS
  • CPE YaVS will be a function of x - C (x).
  • the present invention is fundamentally different from the electrostatic planar actuator (EPA) and its variants, despite the presence in the present invention of electrodes converging with each other in the direction of the electrostatic proximity of the electrodes (as in EPA).
  • EPA electrostatic planar actuator
  • FIG. Figure 2 shows yet another variant of EME with nuclear explosive, characterized in that it contains not one, but two EVCs (1), located symmetrically at the ends of the cell.
  • the principle of operation of this cell is completely similar to the device in FIG. 1.
  • the electrodes (3) and (2) from a power source with a voltage of U
  • the electrodes being attracted to each other, bend and retract into the nuclear explosive complex, enveloping and wrapping around the EVC, simultaneously pulling and shifting one EVC relative to the other in the horizontal direction by x.
  • the capacity of a given compression cell is a function of C (x), the top figure shows the position of C m j n , and the bottom C max .
  • EMEs with YaVS consisting of one YaVS each
  • work in the generator mode consists in the reverse movement from the position C max to C m j n (before this, the electrodes must be charged with the initial excitation charges).
  • the electrodes of the contact pair of the JWS may not be completely flexible, for the implementation of the claimed invention it is enough that they possess separate fragments made of flexible materials that would allow the electrodes to change their geometry and be drawn into the JWS.
  • a key characteristic for such cells is the combination of a pair of flexible electrodes that can be pulled into the cell (including wires as electrodes), with rigid EVCs, which makes it possible to create a nuclear magnetic resonator that allows multiple compressive and expanding cells to move, applying external forces to the ends electrodes or to the EVC; Moreover, it is significant that the direction of change in the linear dimensions of the nuclear power source, which is directly used in the work of EME for energy conversion, does not coincide with the direction of the electrodes being drawn into the cell, and in most cases it is perpendicular to this direction or close to perpendicular.
  • EMEs with JWS can be described as follows: EMEs contain at least a pair of contact pair electrodes, each of which contains at least one fragment having the form of either a flexible tape, or a flexible film, or a flexible wire, called the flexible part of the electrode, and EME contains at least one extended rigid element, called an element of the inner frame (EVC), having the shape of either a rod, or wires, or another shape of an elongated object, and which is made of a dielectric material, or of a conductive mother ala, completely or partially coated with a layer of dielectric material; the flexible parts of the electrodes of the contact pair, together with one, or two, or a large number of EVCs, form at least one internal compression cell (ICV) containing a cavity, the inner surface of which is formed by the flexible parts of the electrodes of the contact pair and the EVC so that the flexible parts of the electrodes contact pairs could bend and move towards each other, while reducing the volume of the internal cavity and compressing the cell, including decreasing
  • the compression and linear reduction in the size of the EME does not occur in the direction of attraction of the contact pair of electrodes to each other and the corresponding movement of the electrodes towards each other, but in the direction perpendicular to it (or close to perpendicular direction), and the force transmitted to the external drive from the EME is the vector sum of the tension forces of the electrodes directed tangentially to the planes of the surface of the contact pair of electrodes.
  • the present invention is fundamentally different from planar-type EMEs or electrode-shifted EMEs.
  • the intrinsic tension of the electrodes arises as a result of the interaction of the electrostatic attraction forces of the electrodes and the reaction forces of the EVC, which arise as a counteraction to this electrostatic attraction.
  • the presence of intrinsic tension of the electrodes during operation leads to several positive effects: stabilizes the shape of the electrodes and significantly reduces the value of the elastic deformations of the electrodes when separating one electrode of the contact pair from another, which allows you to successfully combat stray adhesion of thin electrodes, which means that you can use extremely thin electrodes and make internal compression cells extremely compact, which allows you to place more of them per unit volume of EME, repeatedly increasing the specific power of EME; in addition, the separation of the electrodes from each other and the reverse movement can occur in a strict sequence of separation of one sections of the electrodes after the other sections (the same for the reverse movement), allowing you to have stably repeated force and power of the EME in all phases of the EME.
  • EVK YaVS can have rather arbitrary form.
  • FIG. 1 and 2 are extended bars having a square section.
  • the cross section may be rectangular, have a triangular shape (Fig. 3) or have the shape of a circle (Fig. 4).
  • an ordinary wire can be an element of the inner frame, which is a very promising solution from a technological point of view.
  • a nuclear weapon in the general definition of an EVC, can be described as follows: rigid extended elements having the form of either a rod or wires or another shape of an elongated object and which are made of a dielectric material or of a conductive material completely or partially coated with a layer of dielectric material, including made in the form of long prisms that have a cross section in the shape of a quadrangle or triangle, or in the form of long cylinders that have a cross section in the form of a circle (or an ellipse in bschem case), or as elongated cylinder halves, which has a cross section in a semicircle or semi-ellipse.
  • the elements of the YaVS framework can differ in their dielectric and conductive characteristics, and in the latter case, in the methods of electrical connection with the electrodes of the contact pair.
  • frame elements are completely composed of a dielectric.
  • the elements of the core of the nuclear explosive contain conductive material, which allows the EVC to participate in electrostatic interaction and allows increase the strength and power of EME.
  • the EVCs are made of a conductive material that is fully or partially coated with a dielectric layer.
  • the EVC may not have electrical contact with the electrodes of the contact pair, the charges on the surface of the EVC will be formed due to the effects of electrostatic induction and will enhance the retraction of the flexible parts of the electrodes inside the nuclear magnetic resonance, an example of such electromagnetic radiation with a magnetic resonance is shown in FIG. 4. and FIG. 5.
  • the EVC may have electrical contact with one of the electrodes of the contact pair or may be part of one of the electrodes of the contact pair, while the opposite EVC, if present, should accordingly have electrical contact with the other electrode of the contact pair or be part of it ( Fig. 3 and Fig. 6).
  • the EVC can consist of two parts isolated from each other, one of which is part of one electrode of the contact pair or has electrical contact with it, and the second is part of the other electrode of the contact pair or has electrical contact with it (Fig. 7) ;
  • the EVC or its individual parts may have the ability to separate its own connection to a source of electrical power or electrical load.
  • FIG. Figure 8 shows an example of such an EME containing two EVCs, each of which has two parts connected to opposite poles of the power source.
  • FIG. Figures 5-8 show EME options in two positions: on the left - C m ; n , on the right - C max .
  • Each of these options has its advantages depending on the criteria for evaluating the effectiveness of EMEs, including taking into account the technological simplicity and cost of manufacturing EMEs.
  • the main criteria for evaluating EMEs with YaVS are: specific power, strength, uniformity of distribution of power load over the phases of EME operation, ease of manufacture and its cost.
  • EME options listed above each may have advantages according to one or more of these criteria.
  • two devices are very promising, described below, consisting of many tape electrodes and EVCs made in the form of a wire or thread.
  • FIG. 9 shows such a device (EME), at the top one EMF is shown, at the bottom there is an EME in which many such EMFs are combined, the figures are vertical sections, similar to all other figures.
  • SNF in FIG. 9 is similar to the JWF in FIG. 1 (the EVC in Fig. 1 is a rectangular bar with a square cross section, and in Fig. 9 these are wires with a round cross section) and consists of two flexible tape electrodes made, for example, of thin foil coated with a layer of a thin dielectric polymer film, and one EVK made of metal wire, also covered with a thin layer of dielectric.
  • a special insulating varnish can act as such a dielectric, that is, a varnished copper wire, widely used in transformer windings, can be used as an EVC.
  • Two adjacent sufficiently long ribbon electrodes can form many of these nuclear power sources: between the electrodes placed in parallel (in Fig. 9 are placed horizontally) with the dielectric layers on the surface of the electrodes facing inward, at the same distance, many EVCs are placed parallel to each other (that is, the wires are placed inside "YaVS), each of which is a wire of the same cross section.
  • EVCs are placed between the electrodes so that each EVC simultaneously touches both electrodes.
  • each such pair constitutes a chain of nuclear weapons that are similar to the nuclear weapons in FIG. 2 (the square cross section of the EVC is replaced by a round one). If you combine many of these pairs, sequentially laying them on top of each other, you get a multi-electrode EME, while the upper electrode of the lower pair and the lower electrode of the upper pair (for any two adjacent pairs of electrodes) can be switched to the same pole of the power source or load, which makes it optional placing an insulating layer of a dielectric between them.
  • the EME described above can be made from the simplest materials: from a thin metal foil, one of the sides of which and all the ends are covered with a thin polymer dielectric film, and a thin wire.
  • coating the wire with varnish or a thin layer of a polymer film is not necessary, but it is desirable to increase the operating life of the EME.
  • Wires can be isolated or connected to power or loads in a variety of ways, as described in previous sections.
  • the EVCs can serve as elements that fasten the electrodes of the same nuclear power supply chain with each other, and also fasten the adjacent nuclear power supply chains and the entire EME structure to each other, for this it is enough to somehow fasten all the EVCs located vertically in one way or another one above the other (with the horizontal orientation of the chains of nuclear explosive and electromagnetic fields, as shown in Fig. 9).
  • FIG. 10 Another promising embodiment of a multi-electrode EME with JWS is shown in FIG. 10, all figures are vertical sections, similar to all other figures.
  • SNF in FIG. 10 is similar to the JWF in FIG. 3 (the EVC in Fig. 3 is a prism with triangular bases and a section, and in Fig. 10 it is a half cylinder with a section in the form of a semicircle) and consists of two flexible tape electrodes made, for example, of thin foil coated with a layer of a thin dielectric polymer film and two EVCs made of any material in the form of a half-cylinder, and the electrodes completely cover the EVCs from the inside of the nuclear explosive device and are attached to the EVCs.
  • FIG. 10 Another promising embodiment of a multi-electrode EME with JWS is shown in FIG. 10, all figures are vertical sections, similar to all other figures.
  • SNF in FIG. 10 is similar to the JWF in FIG. 3 (the EVC in Fig. 3 is
  • FIG. 10 shows the combination of such nuclear explosive devices into a single device.
  • a pair of fairly long ribbon electrodes with a multitude of EVCs forms a chain of nuclear explosive devices (in Fig. 10 chains of nuclear weapons are placed horizontally).
  • YaVS chains overlap each other so that the half cylinders of two adjacent chains overlap each other and form a complete cylinder.
  • This design allows instead of two EVC half-cylinders to use cylindrical extended bodies, for example, filaments (it is also possible to use wires), which serve as an EVC at the same time with two different nuclear-explosive devices, which simplifies the manufacture of EMEs.
  • Each JWS of such a device has two direct contact lines of interacting electrodes, in the C min position (top figure in Fig.
  • an EME consists of a plurality of nuclear power supply chains, each of which contains two flexible electrodes in the form of a tape or wire, located opposite each other, while the cell chains are folded into one device so that, with horizontal the orientation of the cell chains in any adjacent pair of cell chains, one of the cell chains is lower and the other upper in relation to each other, and each cell chain has one of the electrodes lower and the other upper relative to g other; and EME also contains many common EVCs, made in the form of a wire or thread, having a round or arbitrary cross section, located between the upper electrode of the lower cell chain and the lower electrode of the upper cell chain for any pair of adjacent cell chains, so that one common EMC is simultaneously an EVC for one SEM of the upper chain of cells and EVC for one SEM of the lower chain of cells; wherein each EMC EME of any cell chain is formed by two flexible electrode fragments and two electrode fragments superimposed on two EVCs, one of which is common with the nuclear magnetic
  • the EVCs (wires or threads) of this EME can serve as elements that fasten the electrodes of the same nuclear power supply chain with each other, and also fasten adjacent adjacent nuclear power supply chains and the entire EME structure, for this it is enough to fasten all the EVCs in one way or another located vertically one above the other (with horizontal orientation of the chains of nuclear weapons and electromagnetic fields, as shown in Fig. 10).
  • an important additional solution for the declared EMEs is combining two or more EMEs in series with each other in one device so that the moving parts of one EME are kinematically connected with the moving parts of the previous or next EME. This combination allows you to increase the amplitude of the translational-backward movement of the EME transmitted or received from an external mechanical drive.
  • EMEs an important additional solution for the declared EMEs is the combination of two or more EMEs in one device in which individual EMEs are kinematically coupled and operate either in turn, or in antiphase, or with a different phase shift relative to each other, that is, all combined EMEs have a kinematic connection with a common mechanical drive, and at any moment of the EME working cycle, the compression ratio of one of the EMEs differs from the compression ratio of the other EMEs.
  • the other EME can be in the C m j n position, or a different position.
  • This combination of EME allows for continuous operation of the device, and It also allows one to average the operating characteristics of EMEs, since the dependence of EME capacitance on the distance between interacting electrodes and the degree of EME compression is nonlinear.
  • an important additional solution may be the inclusion of an elastic return mechanism in the EME in order to return the EME to its original state for the start of the next working cycle.
  • This return elastic mechanism must have such elastic force and energy stored during the active phase of the EME working cycle, when the necessary energy conversion takes place so as not to block this active phase, but be sufficient to return the EME to its original state at the beginning of the working cycle.
  • an EME design such that the flexible parts of the EME electrodes are made of elastic materials such that the elastic forces arising from the bending of the flexible parts of the EME electrodes when they are attracted to each other during compression of the nuclear magnetic resonance and EME bending, there were less forces of electrostatic attraction of the EME electrodes at the beginning of the phase of their attraction to each other and compression of the EME, but were sufficient to return the nuclear power source and EME to the initial uncompressed state; or an EME design such that the EME electrodes are made of elastic materials or additionally contain an elastic material, such that the elastic forces arise when the nuclear-magnetic resonance and electromagnetic-electrons are in an uncompressed state, and these elastic forces tend to translate and fix the nuclear magnetic resonance and electromagnetic-electrons in a compressed state for operation EME in generator mode.
  • EMEs are designed in such a way that they contain the main mechanical actuator EME and one or two mechanical actuators, called pushers, kinematically connected with EMEs in which translational-reverse motion in two directions is possible : in the main direction, the movement along which or occurs under the influence of the moving parts of the EME (that is, the ends or parts of the EME that move towards each other when the EMF EME is compressed along the main direction of this compression), or transmits the movement to the moving parts of the EME, and the movement in the lateral direction along which the end of the pusher moves towards the main drive of the EME, while two extreme positions of the end of the pusher are possible: the first position is when the pusher is pressed firmly against the main EME drive, or is in a state of a different kinematic connection with the main EME drive, and the second position, when the pusher has no contact and kinematic connection with the main EME drive; and in this
  • EME pushers “turn on” the kinematic connection of the EME main drive with an external mechanical device in position C m j n voltage is applied, EME compresses and switches to C max , transmitting its compression motion to the external mechanical device, then the pushers “turn off” the EME kinematic connection with the external mechanical device and the EME returns to its initial uncompressed position C m j n (for example, this is done by the return elastic mechanism or the pair EME working in antiphase), and everything repeats, while the external mechanical device can carry out continuous movement in one direction.
  • This design is in many respects similar to those used for ultrasonic micromotors with piezoceramics.
  • the claimed invention can be used in two modes - generator mode and engine mode.
  • electric excitation charges are applied to the EME electrodes and the EME is transferred to the C max position with the most compressed nuclear power sources, and this position can be transferred due to the intrinsic forces of the electrostatic interaction of the EME electrodes, as well as using a mechanical drive, elastic mechanisms, another EME and in many other ways.
  • the EMEs are transferred to the C min position with the maximum volume of the nuclear power source by applying an external force, as a result of which the energy of the charges and the potential difference at the electrodes increase many times and EMEs are included in the electric load circuit.
  • the EME operates in the reverse order: in the C min position, the EME electrodes (and possibly on the EVC, if provided) are supplied with the potential difference from the power source, the JWS are compressed under the influence of electrostatic interaction forces and switches to the C max position, including along one of the directions, the length of the EME is reduced, and this movement of the opposite parts of the EME towards each other along the direction of reduction of the EMC and the reduction of the length of the EME is transmitted to an external mechanical device (drive), and the EME is converted t electric power supply energy into mechanical energy.
  • Achievable technical results of technical solutions claimed in the present invention are to increase the power and specific power and power characteristics of electrostatic electric machines - EME with internal compression cells.
  • FIG. Figure 1 shows a nuclear magnetic resonance device consisting of one EVC (1) having a square section, two flexible electrodes (2) and (3), which together form the internal cavity of the nuclear magnetic resonator (4), and the lines of fastening the electrodes to each other, which is projected into the figure point (5).
  • the SJF is shown in two positions: in the uncompressed position with the maximum volume of the internal cavity C m i n (upper figure), and in the compressed position C max (lower figure), also shows the change in the horizontal length of the SJ x when moving from one position to another. It is this change in the length of the JWS x that is used to operate the EME.
  • FIG. 1 shows a nuclear magnetic resonance device consisting of one EVC (1) having a square section, two flexible electrodes (2) and (3), which together form the internal cavity of the nuclear magnetic resonator (4), and the lines of fastening the electrodes to each other, which is projected into the figure point (5).
  • the SJF is shown in two positions: in the
  • Figure 2 shows a nuclear-magnetic complex, consisting of two EVCs (1) having a square section, two flexible electrodes (2) and (3), which together form the internal cavity of the nuclear-magnetic complex (4).
  • the SJF is shown in two positions: in the uncompressed position with the maximum volume of the internal cavity C m j n (upper figure), and in the compressed position C max (lower figure), also shows the change in the horizontal length of the SJ x when moving from one position to another, which Used for EME operation.
  • FIG. Figure 3 shows a nuclear-magnetic complex, consisting of two EVCs having a triangular cross-section, two flexible electrodes, including those covering the EVCs from the inside of the nuclear-magnetic explosive and forming the internal cavity of the nuclear magnetic resonance.
  • YaVS is shown in position C m j n .
  • FIG. Figure 4 presents a nuclear-explosive device, consisting of two EVCs having a circular cross-section, made in the form of a wire, and two flexible electrodes, which together form the internal cavity of the nuclear magnetic resonator.
  • the charges on the electrodes induce charges on the EVC, which also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear magnetic resonance.
  • YaVS is shown in position C t ; n .
  • FIG. 5 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs are made of insulated conductive material.
  • the charges on the electrodes induce charges on the EVC, which also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear magnetic resonance.
  • YaVS is shown in position C min (left) and C max (right).
  • FIG. 6 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs are made of conductive material and are part of the electrodes and also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear magnetic resonance.
  • YaVS is shown in position C m i n (left) and C max (right).
  • FIG. 7 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs contain two parts made of conductive material, one of which has electrical contact with one of the electrodes, and the second part has electrical contact with the other electrode, as a result of these parts of the EVC also participate in the general electrostatic interaction during compression of nuclear weapons.
  • YaVS is shown in position C m j n (left) and C max (right).
  • FIG. 8 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs contain two parts made of conductive material, each of which has its own connection to an electric power source, as a result, these parts of the EVC also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear explosive.
  • YaVS is shown in position C min (left) and C max (right).
  • FIG. Figure 9 shows one nuclear-explosive device (above), consisting of one EVC - a wire having a circular cross-section, two flexible electrodes and a line for attaching the electrodes to each other (similar to the nuclear magnetic resonator in Fig. 1).
  • the following is a combination of such nuclear-explosive arrays into chains of nuclear-explosive arrays made of two long tape electrodes and a plurality of EVC wires located between them, and the combination of such chains of nuclear-explosive arrays into a single EME is shown.
  • the chains of YaVS and EME are shown in horizontal orientation.
  • the scale of the true nuclear warheads is approximately one and a half times higher than the scale of the nuclear warhead below.
  • FIG. 10 shows one nuclear-explosive device (above), consisting of two EVCs - half-cylinders having a semicircle section, and two flexible electrodes, including those that encircle the EVC from the inside of the nuclear-explosive complex.
  • the following is a combination of such nuclear-explosive devices in chains of nuclear-magnetic explosives made of two long tape electrodes and a set of common EVCs (one common EVC of circular cross section is actually a combination of two EVCs of adjacent chains with a semicircular cross-section each) - wires or threads located between the electrodes of adjacent chains, and shown the combination of such chains of nuclear weapons in a single EME.
  • the chains of YaVS and EME are shown in horizontal orientation.
  • the scale of the upper SJF is approximately one and a half times the scale of the SJL below.

Abstract

A capacitive electrical machine with internal compression cells relates to the broad class of transformers for converting electrical energy into mechanical energy and vice versa by means of the electrostatic forces of Coulomb attraction between opposite charges. Capacitive electrical machines can be used in industry and engineering as electric motors and generators in a very broad range of fields. In the proposed invention, an increase in the specific power of a capacitive electrical machine is achieved in that a large number of thin electrodes can be used simultaneously and synchronously in the capacitive electrical machine, said electrodes being disposed as close as possible to one another, thus making it possible to obtain very high total surface area values for the simultaneously interacting electrodes per unit volume of the capacitive electrical machine. This is made possible by the use in the claimed capacitive electrical machine of special internal compression cells which contract in a direction distinct from the direction of movement of the electrodes inside the cells, as a result of which the electrodes are in a state of natural tension when in operation, which helps to prevent elastic deformation and electrode sticking which seriously restricts the lower limits for the thickness of the materials used. The thickness of the electrodes which can be used in the claimed capacitive electrical machine is restricted only by the limits of foil and thin polymer film production; the claimed capacitive electrical machine makes it possible to use ultra-thin films having a thickness of less than a micron and being made, for example, of graphene or other ultra-thin composite materials.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  DESCRIPTION OF THE INVENTION
Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия.  Capacitive electric machine with internal compression cells.
Электрическая машина емкостная (ЭМЕ) с ячейками внутреннего сжатия относится к широкому классу преобразователей, предназначенных для трансформации электрической энергии в механическую и обратного преобразования, и действующих за счет электростатических сил кулоновского притяжения между электрическими зарядами противоположных знаков, размещаемыми на специально предназначенных для этого электродах, называемых контактной парой электродов. Capacitive electric machines (EMEs) with internal compression cells belong to a wide class of transducers designed to convert electrical energy into mechanical and reverse transformations and acting due to the electrostatic forces of Coulomb attraction between electric charges of opposite signs placed on specially designed electrodes called contact pair of electrodes.
Промышленная применимость. Industrial applicability.
ЭМЕ, заявленные в настоящем изобретении, могут использоваться в промышленности и технике в качестве двигателей и актуаторов, преобразующих электрическую энергию в механическую, например, в робототехнике, в исполнительных механизмах электрических замков и прочих запорных устройств, и во многих других областях техники. Также ЭМЕ могут использоваться в качестве обратного преобразователя механической энергии в электрическую, в таком качестве ЭМЕ можно использовать как в качестве генератора импульсов электрического тока как высокого напряжения, так и любой другой величины, необходимой для бытовой и промышленной электротехники. В том числе заявленные электростатические микродвигатели и микрогенераторы могут применяться везде, где сейчас применяются пьезоэлектрические преобразователи, в том числе в качестве реле, управляемых напряжением, в качестве микродвигателей в сервоприводах и во многих других устройствах.  The EMEs claimed in the present invention can be used in industry and technology as motors and actuators that convert electrical energy into mechanical energy, for example, in robotics, in actuators of electric locks and other locking devices, and in many other areas of technology. Also, EMEs can be used as a inverse converter of mechanical energy into electrical energy; in this quality, EMEs can be used both as a generator of electric current pulses of both high voltage and any other value necessary for household and industrial electrical engineering. In particular, the declared electrostatic micromotors and microgenerators can be used wherever piezoelectric transducers are used now, including as voltage-controlled relays, as micromotors in servos and in many other devices.
Текущий уровень техники. Current state of the art.
Первые электростатические преобразователи появились задолго до открытия принципа электромагнитной индукции. Известен широкий класс электрических машин, работающих на принципах электростатики, которые содержат как минимум одну пару электродов, предназначенных для накопления электрических зарядов противоположного знака, посредством которых электроды взаимодействуют друг с другом. Такое взаимодействие электродов удобнее и проще описывать через динамику их емкостных характеристик, поскольку любая пара электродов может быть рассмотрена как электрический конденсатор переменной емкости (КПЕ), емкость которого зависит от геометрии электродов, их взаимного расположения и диэлектрических характеристик среды, расположенной между электродами. Изменение любого из этих факторов приводит к изменению емкости, изменение емкости заряженных электродов приводит к изменению разности потенциалов между электродами и электрической энергии КПЕ, и может быть произведено множеством механических способов. Именно эта жесткая связь механических характеристик устройства с его электрической емкостью и с электрическим напряжением лежит в основе преобразования энергии в данном типе электрических машин, поэтому они часто называются емкостными, хотя могут встречаться и другие названия. The first electrostatic converters appeared long before the discovery of the principle of electromagnetic induction. A wide class of electrical machines operating on the principles of electrostatics is known, which contain at least one pair of electrodes designed to accumulate electric charges of the opposite sign, through which the electrodes interact with each other. This interaction of the electrodes is more convenient and it is easier to describe through the dynamics of their capacitive characteristics, since any pair of electrodes can be considered as an electric capacitor of variable capacitance (KPE), the capacitance of which depends on the geometry of the electrodes, their relative position and the dielectric characteristics of the medium located between the electrodes. A change in any of these factors leads to a change in capacitance, a change in the capacitance of charged electrodes leads to a change in the potential difference between the electrodes and the electric energy of the KPI, and can be produced in many mechanical ways. It is this rigid connection of the mechanical characteristics of the device with its electrical capacitance and with the electrical voltage that underlies the energy conversion in this type of electrical machines, therefore they are often called capacitive, although other names may occur.
Кроме этого существуют многочисленные электрические машины, также работающие за счет электростатических сил, но которые не удается описать как КПЕ. Например, известен генератор Ван де Граафа, в котором используется диэлектрическая лента, являющаяся ротором генератора, и его разновидность - пеллетрон. In addition, there are numerous electric machines that also operate due to electrostatic forces, but which cannot be described as KPIs. For example, the Van de Graaff generator is known, in which a dielectric tape is used, which is the rotor of the generator, and its variation is the pelletron.
Также известен широкий класс пьезоэлектрических машин, основанных на прямом и обратном пьезоэлектрическом эффекте. Во многом эти устройства могут рассматриваться как аналоги электростатических емкостных преобразователей, поскольку в основе их работы лежит такой же принцип жесткой связи геометрических характеристик и разности потенциалов противолежащих поверхностей пьезокерамических рабочих элементов. Широкое применение получили пьезоэлектрические микродвигатели, иногда называемые ультразвуковыми. По многим показателям, например по удельной мощности и энергоэффективности, эти устройства уже сейчас успешно конкурируют с электромагнитными электрическими машинами и превосходят их. Например, широкое применение они получили в системах управления объективами фотоаппаратов. К недостаткам этих машин следует отнести дорогую технологию производства и сравнительно небольшой ресурс работы, а также технологические проблемы при попытках увеличить размеры и мощность устройства.  A wide class of piezoelectric machines based on the direct and inverse piezoelectric effect is also known. In many ways, these devices can be considered as analogues of electrostatic capacitive converters, since their work is based on the same principle of tight connection of geometric characteristics and potential difference of opposing surfaces of piezoceramic work elements. Piezoelectric micromotors, sometimes called ultrasonic, are widely used. In many respects, for example, in specific power and energy efficiency, these devices are already successfully competing with and surpassing electromagnetic electric machines. For example, they are widely used in camera lens control systems. The disadvantages of these machines include expensive production technology and a relatively small resource of work, as well as technological problems when trying to increase the size and power of the device.
Для емкостных преобразователей, описываемых как КПЕ, общим является то, что их емкость периодически изменяется от максимальной величины Стах до минимальной величины Cmjn и обратно. Когда ЭМЕ работает в режиме генератора, электроды КПЕ в положении Стах заряжают некоторыми начальными зарядами возбуждения, потом емкость КПЕ уменьшают до Cmjn, в результате чего энергия зарядов и создаваемая ими разность потенциалов увеличиваются, что и является целью генерации. При работе в режиме двигателя на электроды КПЕ, находящегося в положении Cmjn, подают разность потенциалов, под действием электростатических сил КПЕ переходит в положение Стах, производя при этом механическую работу. For capacitive converters, described as KPIs, it is common that their capacity periodically varies from a maximum value of C max to a minimum value of C m j n and vice versa. When the EME operates in the generator mode, the CPE electrodes in the C max position are charged with some initial excitation charges, then the CPE capacitance is reduced to C m j n , as a result of which the charge energy and the potential difference created by them increase, which is the purpose of generation. When operating in the engine mode, a potential difference is applied to the KPE electrodes in the position C m j n , under the action of electrostatic forces, the KPE switches to the C max position, while doing mechanical work.
В общем случае сила и мощность такого преобразователя тем больше, чем больше отличаются по величине Стах и Ст,п, а также они прямо-пропорциональны квадрату приложенного напряжения. Поскольку Cmin технически несложно уменьшить практически до нуля, эффективность и мощность ЭМЕ будет тем больше, чем больше Стах. Увеличение этой величины ЭМЕ является одной из основных задач для повышения мощности и других силовых характеристик ЭМЕ, что и является конечной целью заявленных в настоящем изобретении решений. Среди ЭМЕ можно выделить широкий класса машин, называемых электростатические планарные актуаторы, которые являются конденсаторами переменной емкости (КПЕ), построенными на базе обычного плоского конденсатора, состоящего из двух плоских электродов, наложенных друг на друга через разделяющий токопроводящие части электродов слой диэлектрика. Пусть площадь поверхности контакта электродов S, толщина слоя диэлектрика d, его диэлектрическая проницаемость ed. Емкость такого конденсатора C=eoedS/d, где е0 - электрическая постоянная, равная 8,85'10"|2(Ф/м). Часто встречаются описания ЭМЕ, у которых слоем диэлектрика является воздушная прослойка. В силу плохой электрической прочности и малой диэлектрической проницаемости воздуха, такие устройства обладают очень малой мощностью и КПД. In the general case, the force and power of such a converter is the greater, the more they differ in magnitude of C max and C m , n , and they are also directly proportional to the square of the applied voltage. Since C min is technically easy to reduce to almost zero, the efficiency and power of the EME will be the greater, the more C max . Increasing this EME value is one of the main tasks for increasing the power and other power characteristics of EMEs, which is the ultimate goal of the solutions claimed in the present invention. Among EMEs, one can distinguish a wide class of machines called electrostatic planar actuators, which are variable capacitors (KPIs), built on the basis of a conventional flat capacitor, consisting of two flat electrodes superimposed on top of each other through a dielectric layer separating the conductive parts of the electrodes. Let the contact surface area of the electrodes S, the thickness of the dielectric layer d, its dielectric constant e d . The capacitance of such a capacitor is C = eoe d S / d, where e 0 is the electric constant equal to 8.85'10 "| 2 (f / m). There are often descriptions of EMEs in which the dielectric layer is an air gap. Due to poor electrical strength and low dielectric constant of air, such devices have very low power and efficiency.
Изменение емкости плоского конденсатора возможно несколькими механическими способами, один из которых заключатся в изменении расстояния между пластинами d, на таком принципе построена работа электростатического планарного актуатора (ЭПА), который в английской терминологии часто называется Comb drive. ЭПА состоит из двух плоскопараллельных электродов, назовем их контактной парой электродов, размещаемых параллельно друг друга на расстоянии переменной величины. Иногда одна из пластин подвешивается над второй на пружине. Изменение емкости такого устройства происходит путем изменения расстояния между пластинами в направлении, перпендикулярном пластинам, данный способ хорошо известен и является общим уровнем техники. ЭПА и аналогичные им устройства являются, по-видимому, ближайшими аналогами заявленного изобретения. Также возможно изменение емкости плоского конденсатора путем параллельного сдвига одной пластины относительно другой, в этом случае меняется площадь взаимного контакта пластин S, будем называть такие и подобные им устройства - ЭМЕ со сдвигом. Changing the capacitance of a flat capacitor is possible by several mechanical methods, one of which is to change the distance between the plates d, on this principle the work of an electrostatic planar actuator (EPA) is constructed, which in English terminology is often called Comb drive. EPA consists of two plane-parallel electrodes, we will call them a contact pair of electrodes placed parallel to each other at a variable distance. Sometimes one of the plates is suspended above the second on a spring. The change in the capacity of such a device occurs by changing the distance between the plates in the direction perpendicular to the plates, this method is well known and is the general level of technology. EPA and similar devices are, apparently, the closest analogues of the claimed invention. It is also possible to change the capacitance of a flat capacitor by parallel shifting one plate relative to another, in this case the area of mutual contact of the plates S changes, we will call such and similar devices - EMEs with a shift.
Как было отмечено выше, для повышения мощности ЭМЕ нужно увеличивать максимальную емкость ЭМЕ Стах. В представленных выше вариантах положение Сщах достигается, когда пластины электродов находятся в состоянии максимально плотного примыкания друг к другу, поэтому первой технической задачей по повышению мощности таких ЭМЕ, является изготовление электродов, поверхности которых являются как можно более гладкими и плоскими. Любое ухудшение качества поверхности взаимодействующих электродов ведет к увеличению количества и объема воздушных зазоров между поверхностями электродов в состоянии их примыкания друг к другу и, как следствие, ведет к уменьшению Стах, а в конечном итоге к уменьшению мощности ЭМЕ. Предлагаемое техническое решение в значительной степени решает эту задачу, поскольку предполагает использование гибких электродов (пленка, лента или тонкий провод), наложение которых друг на друга за счет гибкости близко к идеальному. Механические способы обработки поверхности электродов либо не способны в принципе достичь нужной чистоты обработки, либо стоят очень дорого. As noted above, to increase the power of EMEs, it is necessary to increase the maximum capacity of EME C max . In the above options, the position Сшх is achieved when the electrode plates are in the state of maximum tight contact with each other, therefore, the first technical task to increase the power of such EMEs is the manufacture of electrodes, the surfaces of which are as smooth and flat as possible. Any deterioration in the surface quality of interacting electrodes increases the number and size of air gaps between the surfaces of the electrodes in a state of abutting each other and, as a consequence, leads to a decrease in C max, and eventually to a decrease in power Aimé. The proposed technical solution largely solves this problem, since it involves the use of flexible electrodes (film, tape or thin wire), the application of which on top of each other due to flexibility is close to ideal. Mechanical methods of surface treatment of the electrodes are either not able, in principle, to achieve the desired purity of processing, or are very expensive.
Также необходимо отметить, что для того, чтобы описанные выше типы ЭМЕ обладали высокой удельной мощностью (мощность, деленная на массу ЭМЕ), электроды должны быть как можно более тонкими, обладать максимально возможной поверхностью контакта и располагаться как можно ближе друг к другу, что позволяет создать КПЕ с очень большой контактной площадью взаимодействующих электродов S на единицу объема ЭМЕ. Фактически возможно использование электропроводящих и диэлектрических материалов толщиной до нескольких микрон, такие материалы (металлическая фольга и полимерные пленки) выпускаются промышленностью в широком ассортименте, соответственно максимальные расстояния между электродами могут быть уменьшены до сотни и даже десятков микрон, что позволяет получать ЭМЕ действительно большой удельной мощности. It should also be noted that in order for the types of EME described above to have a high specific power (power divided by the mass of EME), the electrodes should be as thin as possible, have the maximum possible contact surface and be located as close to each other as possible, which allows create a KPI with a very large contact area of interacting electrodes S per unit volume of EME. Actually it is possible to use electrically conductive and dielectric materials up to several microns thick, such materials (metal foil and polymer films) are produced by the industry in a wide assortment, respectively, the maximum distance between the electrodes can be reduced to hundreds or even tens of microns, which makes it possible to obtain really high specific power EMEs.
Однако использование таких материалов в электростатических преобразователях приводит к серьезной технической проблеме - чем тоньше пленка, тем меньше коэффициент упругости пленки (при прочих равных условиях он прямо- пропорционален толщине пленки), и тем больше упругие деформации, возникающие в пленках в процессе их электростатического взаимодействия друг с другом. Пленки под воздействием электростатических сил прилипают друг к другу, и при попытке их отделения друг от друга в процессе работы ЭМЕ в пленках возникают натяжения (упругие напряжения), приводящие к растяжению пленок, и такие растяжения у тонких пленок могут составлять десятки и сотни микрон. А избежать такого натяжения невозможно в любом варианте ЭМЕ, где внешние силы прикладываются к концам или отдельным частям электродов, прочие же варианты исполнения ЭМЕ подразумевают, что электроды и механический привод составляют единое целое, что в принципе не способно обеспечить удовлетворительную компактность.  However, the use of such materials in electrostatic converters leads to a serious technical problem - the thinner the film, the lower the coefficient of elasticity of the film (ceteris paribus, it is directly proportional to the thickness of the film), and the greater the elastic deformations that occur in the films during their electrostatic interaction with a friend. Films adhere to each other under the influence of electrostatic forces, and when they are separated from each other during EME operation, strains (elastic stresses) arise in the films, leading to stretching of the films, and such stretching in thin films can be tens or hundreds of microns. And it is impossible to avoid such tension in any type of EME, where external forces are applied to the ends or individual parts of the electrodes, while other EME versions imply that the electrodes and the mechanical drive are a single unit, which in principle is not able to provide satisfactory compactness.
Для ЭМЕ планарного типа это приводит к тому, что взаимодействующие пленки остаются в состоянии частичного или даже полного наложения контактных поверхностей друг на друга в рабочих положениях, когда такого наложения быть не должно, фактически такое остаточное прилипание означает, что реально достижимая величина Cmin будет близка к величине Стах. Это делает невозможным работу ЭМЕ с электродами, выполненными из тонких пленок, или как минимум существенно снижает или мощность и генерируемое напряжение ЭМЕ (в режиме генератора), или мощность и силу, передаваемую внешнему механическому приводу, (в режиме двигателя). For a planar EME, this leads to the fact that the interacting films remain in a state of partial or even complete overlap of contact surfaces on each other in working positions, when there should not be such an overlap, in fact, such residual adhesion means that the achievable value of C min will be close to the value of C max. This makes it impossible for EMEs to work with electrodes made of thin films, or at least significantly reduces either the power and generated EME voltage (in generator mode), or the power and force transmitted to an external mechanical drive (in motor mode).
Для ЭМЕ со сдвигом это приводит к тому, что между прилипшими друг к другу пленками возникает сила трения, которая или может или полностью заблокировать сдвигаемые части ЭМЕ и сделать работу ЭМЕ невозможной, или значительно уменьшить мощность и КПД ЭМЕ. Раскрытие изобретения. For shear EMEs, this leads to the fact that a friction force arises between the films adhered to each other, which either can completely block the movable parts of the EME and make the EME impossible, or significantly reduce the power and efficiency of the EME. Disclosure of the invention.
В настоящем изобретении для повышения мощности и силовых характеристик ЭМЕ предлагается использовать тот же принцип движения электродов контактной пары навстречу друг другу под воздействием сил электростатического притяжения, но предложена конструкция принципиально иного типа. В общей постановке задачи для преобразования электрической энергии в механическую и обратно нужно, чтобы устройство совершало перемещение (движение) какой-либо своей части под воздействием электростатической силы или против нее. Например, движение в направлении, нормальном к поверхности притягивающихся электродов, как у планарного электростатического актуатора, или скользящее движение одного электрода относительно другого в ЭМЕ со сдвигом. В последнем случае расстояние между контактирующими поверхностями электродов не меняется.  In the present invention, to increase the power and power characteristics of EMEs, it is proposed to use the same principle of movement of the electrodes of a contact pair towards each other under the influence of electrostatic attraction forces, but a design of a fundamentally different type is proposed. In the general statement of the problem, for converting electrical energy into mechanical energy and vice versa, it is necessary that the device moves (moves) any part of it under the influence of or against the electrostatic force. For example, the movement in the direction normal to the surface of the attracting electrodes, as in the case of a planar electrostatic actuator, or the sliding movement of one electrode relative to another in an EME with a shift. In the latter case, the distance between the contacting surfaces of the electrodes does not change.
В настоящем изобретении для передачи движения и силы внешнему механическому приводу предлагается использовать не прямую силу и прямое движение электродов навстречу друг другу, а силу натяжения этих электродов, порождаемую их притяжением друг к другу, и перемещение частей ЭМЕ вдоль этой силы натяжения. Для этого электроды контактной пары ЭМЕ должны быть гибкими, и ЭМЕ кроме электродов должно содержать специальные достаточно твердые (жесткие) элементы внутреннего каркаса (ЭВК), размещенные на поверхностях электродов контактной пары так, чтобы электроды и данные ЭВК образовывали некоторую внутреннюю полость с замкнутой внутренней поверхностью, образованной поверхностями контакта этих электродов и ЭВК. Назовем эту полость и образующие ее внутреннюю поверхность элементы ячейкой внутреннего сжатия (ЯВС). Заметим, что замкнутая внутренняя поверхность не означает, что внутренняя полость ЯВС должна быть замкнутой со всех сторон, такая полость может быть открытой с двух противоположных торцов, примером такой фигуры может быть любая призма, взятая без обоих оснований (только боковые стороны).  In the present invention, to transfer motion and force to an external mechanical drive, it is proposed to use not the direct force and direct movement of the electrodes towards each other, but the tension force of these electrodes generated by their attraction to each other, and the movement of the parts of the EME along this tension force. For this, the electrodes of the contact pair of the EME must be flexible, and the EME, in addition to the electrodes, must contain special sufficiently solid (rigid) elements of the inner frame (EEC), placed on the surfaces of the electrodes of the contact pair so that the electrodes and the EEC data form some internal cavity with a closed inner surface formed by the contact surfaces of these electrodes and the EVC. We will call this cavity and the elements forming its inner surface a cell of internal compression (YaVS). Note that a closed inner surface does not mean that the internal cavity of the nuclear weapons complex must be closed on all sides, such a cavity can be open from two opposite ends, an example of such a figure can be any prism taken without both bases (only the sides).
На фиг. 1 представлен один из вариантов такой ЯВС - показаны вертикальные разрезы одной и той же ЯВС в двух крайних положениях. Ячейка образованна двумя гибкими плоскими электродами (3) и (2) (на фиг. 1 плоскости электродов перпендикулярны плоскости разреза, электроды выполнены из то ко проводящего материала, покрытого с внутренней для полости ячейки (4) стороны равномерным слоем диэлектрика) и одним ЭВК (1), выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда, вытянутого в направлении, перпендикулярном плоскости разреза, и имеющего сечение квадратной формы (показано на разрезах). Концы электродов со стороны, противоположной ЭВК (1), жестко соединены друг с другом вдоль некоторой полосы крепления электродов, параллельной направлению, вдоль которого вытянут ЭВК, для упрощения эту полосу будем считать линией (ширину полосы крепления можно и нужно делать как можно меньше), которая на разрезе на фиг. 1 проецируется в точку (5). Такая ЯВС образует конденсатор переменной емкости (КПЕ). На верхнем рисунке на фиг. 1 показано положение, когда объем внутренней полости ЯВС (4) максимален, электроды (3) и (2) находятся на максимальном удалении друг от друга (плоскости электродов образуют некоторый угол), КПЕ, образованный данной ЯВС, находится в положении Cmjn. На нижнем рисунке ячейка находится в положении Сщах, когда электроды (3) и (2) максимально близки и плотно примыкают друг к другу (некоторые фрагменты электродов при этом облегают ЭВК), а объем ячейки равен нулю, то есть ячейка находится в полностью сжатом состоянии. Видно, что переход ЯВС из верхнего несжатого положения в нижнее сжатое положение характеризуется изменением горизонтальной протяженности (длины) ЯВС на некоторую величину х (на нижнем рисунке на фиг. 1 х достигает максимальной величины). Емкость ЭМЕ (то есть КПЕ ЯВС) будет функцией от х - С(х). In FIG. Figure 1 shows one of the options for such a nuclear explosive - vertical sections of the same YaVS in two extreme positions. The cell is formed by two flexible flat electrodes (3) and (2) (in Fig. 1, the planes of the electrodes are perpendicular to the section plane, the electrodes are made of conductive material coated on the inside for the cavity of the cell (4) with a uniform dielectric layer) and one EEC ( 1), made in the form of a rectangular parallelepiped, elongated in the direction perpendicular to the plane of the section, and having a square cross section (shown in sections). The ends of the electrodes from the side opposite to the EVC (1) are rigidly connected to each other along some electrode fastening strip parallel to the direction along which the EVK are stretched, to simplify this strip we will consider the line (the width of the fastening strip can and should be made as small as possible), which is a sectional view of FIG. 1 is projected to the point (5). This YaVS forms a capacitor of variable capacitance (KPI). In the upper figure in FIG. Figure 1 shows the position when the volume of the internal cavity of the nuclear power source (4) is maximum, the electrodes (3) and (2) are located at the maximum distance from each other (the plane of the electrodes form a certain angle), the KPI formed by this nuclear power source is in the position C m j n . In the bottom figure, the cell is in the Сшх position, when the electrodes (3) and (2) are as close as possible and closely adjoin each other (some fragments of the electrodes at the same time encircle the EVC), and the cell volume is zero, i.e., the cell is in a fully compressed state . It can be seen that the transition of the nuclear weapon from the upper uncompressed position to the lower compressed position is characterized by a change in the horizontal length (length) of the nuclear weapon by a certain value x (in the lower figure in Fig. 1 x reaches its maximum value). The capacity of the EME (i.e. CPE YaVS) will be a function of x - C (x).
Если на электроды ЭМЕ в положении Cmjn подать электрические заряды, например, подключив электроды к источнику питания с напряжением U, (на фиг. 1 электрод (2) заряжен положительно, а электрод (3) отрицательно), электроды начнут притягиваться друг к другу, изгибаясь в направлении к друг другу и втягиваясь внутрь ЯВС, огибая и обхватывая ЭВК (1), точка (5) ЯВС придет в движение относительно ЭВК (1) под действием суммы сил натяжения электродов, и ЯВС под действием этих сил перейдет в нижнее положение Стах. Именно данное изменение горизонтальных размеров ЯВС х и сумма сил натяжения электродов, направленная вдоль х, лежат в основе настоящего изобретения. Именно они используются для передачи или приема движения и энергии от внешнего механического привода. Этим настоящее изобретение принципиально отличается от электростатического планарного актуатора (ЭПА) и его вариантов, не смотря на присутствие в настоящем изобретении электродов, сближающихся друг с другом в направлении силы электростатического приближения электродов (как у ЭПА). If electric charges are applied to the EME electrodes in position C mjn , for example, by connecting the electrodes to a power supply with voltage U (in Fig. 1, the electrode (2) is positively charged and the electrode (3) is negative), the electrodes will begin to attract each other, bending towards each other and retracting into the nuclear magnetic resonator, enveloping and clasping the EVC (1), the point (5) of the nuclear explosives will move relative to the EVC (1) under the action of the sum of the tension forces of the electrodes, and the nuclear explosives under the action of these forces will move to the lower position C tach . It is this change in the horizontal dimensions of the main nuclear forces x and the sum of the tension forces of the electrodes, directed along x, are the basis of the present invention. They are used to transmit or receive movement and energy from an external mechanical drive. This, the present invention is fundamentally different from the electrostatic planar actuator (EPA) and its variants, despite the presence in the present invention of electrodes converging with each other in the direction of the electrostatic proximity of the electrodes (as in EPA).
На фиг. 2 представлен еще один вариант ЭМЕ с ЯВС, отличающийся тем, что содержит не один, а два ЭВК (1), расположенные симметрично по концам ячейки. Принцип действия данной ячейки полностью аналогичен устройству на фиг. 1. При подаче на электроды (3) и (2) электрических зарядов противоположного знака от источника питания с напряжением U, электроды, притягиваясь друг к другу, изгибаются и втягиваются внутрь ЯВС, огибая и обхватывая ЭВК, одновременно натягиваясь и сдвигая один ЭВК относительно другого в горизонтальном направлении на величину х. Аналогично емкость данной ячейки сжатия является функцией С(х), на верхнем рисунке показано положение Cmjn, а на нижнем Стах. Таким образом, в заявленном изобретении в ЭМЕ присутствует движение противоположно заряженных электродов навстречу друг другу, происходящее внутри ЭМЕ (внутри ЯВС), аналогичное движению электродов ЭПА, но данное движение остается внутренним, хотя и является первичным. Оно порождает изменение объема ЯВС и уменьшение как минимум одного из линейных размеров ячейки в направлении, перпендикулярном движению электродов навстречу друг другу (вторичное направление), что в результате приводит к вторичному движению противоположных концов ЯВС навстречу друг другу вдоль этого направления. Данное вторичное направление может не быть строго перпендикулярным к движению каждого электрода навстречу друг другу (как, например, у ЯВС на фиг. 1), правильнее говорить о совпадении направления вторичного движения направлению векторной суммы единичных векторов, касательных к контактным поверхностям электродов, и в более общем случае вторичное направление может быть не равно ему в точности, но быть близко к этому направлению. Но вторичное и первичные направления движения частей ЭМЕ с ЯВС в заявленном изобретении никогда не совпадают, что является , In FIG. Figure 2 shows yet another variant of EME with nuclear explosive, characterized in that it contains not one, but two EVCs (1), located symmetrically at the ends of the cell. The principle of operation of this cell is completely similar to the device in FIG. 1. When electric charges of the opposite sign are applied to the electrodes (3) and (2) from a power source with a voltage of U, the electrodes, being attracted to each other, bend and retract into the nuclear explosive complex, enveloping and wrapping around the EVC, simultaneously pulling and shifting one EVC relative to the other in the horizontal direction by x. Similarly, the capacity of a given compression cell is a function of C (x), the top figure shows the position of C m j n , and the bottom C max . Thus, in the claimed invention in the EME there is a movement of oppositely charged electrodes towards each other, occurring inside the EME (inside the JWS), similar to the movement of the electrodes of the EPA, but this movement remains internal, although it is primary. It gives rise to a change in the volume of the nuclear weapon and a decrease in at least one of the linear dimensions of the cell in the direction perpendicular to the movement of the electrodes towards each other (secondary direction), which results in a secondary movement of the opposite ends of the nuclear weapon towards each other along this direction. This secondary direction may not be strictly perpendicular to the movement of each electrode towards each other (as, for example, in the nuclear magnetic field in Fig. 1), it is more correct to talk about the coincidence of the direction of the secondary movement to the direction of the vector sum of the unit vectors tangent to the contact surfaces of the electrodes, and to more in the general case, the secondary direction may not be exactly equal to it, but be close to this direction. But the secondary and primary directions of motion of the parts of the EME with YaVS in the claimed invention never coincide, which is ,
важнейшей отличительной характеристикой заявленной ЭМЕ от ЭПА. Отличие заявленного изобретения от ЭМА со сдвигом также очевидно, поскольку первичное движение электродов ЭМА с ЯВС не является скользящим и касательным (электроды движутся навстречу друг другу или наоборот) и расстояние между плоскостями контактной пары электродов у ЭМЕ со сдвигом не меняется в отличие от заявленного устройства. the most important distinguishing characteristic of the declared EME from EPA. The difference between the claimed invention and the EMA with a shift is also obvious, since the primary movement of the electrodes of the EMA with the JWS is not sliding and tangent (the electrodes move towards each other or vice versa) and the distance between the planes of the contact pair of electrodes of the EMA with the shift does not change, unlike the claimed device.
Указанные в двух предыдущих абзацах примеры ЭМЕ с ЯВС (состоящих из одной ЯВС каждая) описаны в режиме двигателя. Работа в режиме генератора состоит в обратном движении из положения Стах в Cmjn (перед этим электроды нужно зарядить начальными зарядами возбуждения). Также нужно заметить, что электроды контактной пары ЯВС могут не быть полностью гибкими, для осуществления заявленного изобретения достаточно, чтобы они обладали отдельными фрагментами, сделанными из гибких материалов, которые бы позволяли электродам изменять свою геометрию и втягиваться внутрь ЯВС. The examples of EMEs with YaVS (consisting of one YaVS each) indicated in the two previous paragraphs are described in the engine mode. Work in the generator mode consists in the reverse movement from the position C max to C m j n (before this, the electrodes must be charged with the initial excitation charges). It should also be noted that the electrodes of the contact pair of the JWS may not be completely flexible, for the implementation of the claimed invention it is enough that they possess separate fragments made of flexible materials that would allow the electrodes to change their geometry and be drawn into the JWS.
Данными двумя примерами далеко не исчерпываются все варианты исполнения ЯВС. Ключевой характеристикой для таких ячеек является совмещение пары гибких электродов, способных втягиваться внутрь ячейки (в том числе такими электродами могут быть и провода), с жесткими ЭВК, что позволяет создать ЯВС, позволяющую многократно совершать сжимающее и разжимающее ячейку движение, прикладывая внешние силы к концам электродов или к ЭВК; при этом существенно, что направление изменения линейных размеров ЯВС, которое напрямую используется в работе ЭМЕ для преобразования энергии, не совпадает с направлением втягивания электродов внутрь ячейки, и в большинстве вариантов перпендикулярно этому направлению или близко к перпендикулярному. These two examples far from exhaust all the options for the implementation of nuclear weapons. A key characteristic for such cells is the combination of a pair of flexible electrodes that can be pulled into the cell (including wires as electrodes), with rigid EVCs, which makes it possible to create a nuclear magnetic resonator that allows multiple compressive and expanding cells to move, applying external forces to the ends electrodes or to the EVC; Moreover, it is significant that the direction of change in the linear dimensions of the nuclear power source, which is directly used in the work of EME for energy conversion, does not coincide with the direction of the electrodes being drawn into the cell, and in most cases it is perpendicular to this direction or close to perpendicular.
В общем определении ЭМЕ с ЯВС можно описать следующим образом: ЭМЕ содержит как минимум пару электродов контактной пары, каждый из которых содержит как минимум один фрагмент, имеющий форму или гибкой ленты, или гибкой пленки, или гибкого провода, называемый гибкой частью электрода, и ЭМЕ содержит как минимум один протяженный жесткий элемент, называемый элементом внутреннего каркаса (ЭВК), имеющий форму или стержня, или провода, или иную форму вытянутого предмета, и который сделан из диэлектрического материала, или из токопроводящего материала, полностью или частично покрытого слоем диэлектрического материала; при этом гибкие части электродов контактной пары вместе с одним, или двумя, или большим количеством ЭВК образуют как минимум одну ячейку внутреннего сжатия (ЯВС), содержащую внутри полость, внутренняя поверхность которой сформирована гибкими частями электродов контактной пары и ЭВК так, чтобы гибкие части электродов контактной пары могли изгибаться и двигаться навстречу друг другу, уменьшая при этом объем внутренней полости и сжимая ячейку, в том числе уменьшая длину ячейки как минимум вдоль одного направления, называемого направление сжатия ячейки, и поэтому данная ячейка внутреннего сжатия представляет собой электрический конденсатор переменной емкости, емкость которого зависит от степени сжатия ячейки, и при образовании на контактной паре электродов данной ячейки электрических зарядов противоположных знаков эти электроды притягиваются друг к другу и их гибкие части изгибаются внутрь ячейки в направлении друг к другу, в том числе вдоль границ контакта гибких частей электродов с ЭВК, что приводит к уменьшению объема внутренней полости, сжатию ячейки и уменьшению ее линейных размеров в направлении, перпендикулярном относительно направления втягивания электродов внутрь ячейки (или в направлении, близком к этому перпендикулярному направлению). Итак, еще раз подчеркнем, что особенностью такой ЭМЕ будет то, что сжатие и линейное сокращение размеров ЭМЕ происходит не в направлении притяжения контактной пары электродов друг к другу и соответствующего движения электродов навстречу друг другу, а в перпендикулярном к нему направлении (или близком к перпендикулярному направлению), а сила, передаваемая внешнему приводу от ЭМЕ, является векторной суммой сил натяжения электродов, направленных по касательным к плоскостям поверхности контактной пары электродов. Этим настоящее изобретение принципиально отличается ЭМЕ планарного типа или ЭМЕ со сдвигом электродов. При этом собственное натяжение электродов возникает как следствие взаимодействия сил электростатического притяжения электродов и сил реакции ЭВК, возникающих как противодействие этому электростатическому притяжению. In the general definition, EMEs with JWS can be described as follows: EMEs contain at least a pair of contact pair electrodes, each of which contains at least one fragment having the form of either a flexible tape, or a flexible film, or a flexible wire, called the flexible part of the electrode, and EME contains at least one extended rigid element, called an element of the inner frame (EVC), having the shape of either a rod, or wires, or another shape of an elongated object, and which is made of a dielectric material, or of a conductive mother ala, completely or partially coated with a layer of dielectric material; the flexible parts of the electrodes of the contact pair, together with one, or two, or a large number of EVCs, form at least one internal compression cell (ICV) containing a cavity, the inner surface of which is formed by the flexible parts of the electrodes of the contact pair and the EVC so that the flexible parts of the electrodes contact pairs could bend and move towards each other, while reducing the volume of the internal cavity and compressing the cell, including decreasing the length of the cell along at least one direction, called the direction with squeezing the cell, and therefore, this internal compression cell is an electric capacitor of variable capacity, the capacity of which depends on the degree of compression of the cell, and when the electrodes of the cell form a contact pair of electrodes of opposite signs, these electrodes are attracted to each other and their flexible parts bend into the cell in the direction to each other, including along the contact boundaries of the flexible parts of the electrodes with the EVC, which leads to a decrease in the volume of the internal cavity, compression of the cell and its reduction linear dimensions in a direction perpendicular to the direction of retraction of the electrodes into the cell (or in a direction close to that perpendicular direction). So, we emphasize once again that a feature of such an EME is that the compression and linear reduction in the size of the EME does not occur in the direction of attraction of the contact pair of electrodes to each other and the corresponding movement of the electrodes towards each other, but in the direction perpendicular to it (or close to perpendicular direction), and the force transmitted to the external drive from the EME is the vector sum of the tension forces of the electrodes directed tangentially to the planes of the surface of the contact pair of electrodes. By this, the present invention is fundamentally different from planar-type EMEs or electrode-shifted EMEs. In this case, the intrinsic tension of the electrodes arises as a result of the interaction of the electrostatic attraction forces of the electrodes and the reaction forces of the EVC, which arise as a counteraction to this electrostatic attraction.
Также следует заметить, что наличие собственного натяжения электродов в процессе работы приводит сразу к нескольким положительным эффектам: это стабилизирует форму электродов и значительно уменьшает значение упругих деформаций электродов при отделении одного электрода контактной пары от другого, что позволяет успешно бороться с паразитным слипанием тонких электродов, а значит позволяет использовать предельно тонкие электроды и делать ячейки внутреннего сжатия предельно компактными, что позволяет разместить большее их количество в единице объема ЭМЕ, многократно увеличивая удельную мощность ЭМЕ; кроме этого отделение электродов друг от друга и обратное движение могут происходить в строгой последовательности отделения одних участков электродов за другими участками (то же самое для обратного движения), позволяя иметь стабильно повторяемые силу и мощность ЭМЕ во всех фазах работы ЭМЕ. It should also be noted that the presence of intrinsic tension of the electrodes during operation leads to several positive effects: stabilizes the shape of the electrodes and significantly reduces the value of the elastic deformations of the electrodes when separating one electrode of the contact pair from another, which allows you to successfully combat stray adhesion of thin electrodes, which means that you can use extremely thin electrodes and make internal compression cells extremely compact, which allows you to place more of them per unit volume of EME, repeatedly increasing the specific power of EME; in addition, the separation of the electrodes from each other and the reverse movement can occur in a strict sequence of separation of one sections of the electrodes after the other sections (the same for the reverse movement), allowing you to have stably repeated force and power of the EME in all phases of the EME.
ЭВК ЯВС могут иметь достаточно произвольную форму. На фиг. 1 и 2 это протяженные бруски, имеющие квадратное сечение. Сечение может быть прямоугольным, иметь треугольную форму (фиг. 3) или иметь форму круга (фиг. 4). В последнем случае элементом внутреннего каркаса может быть обычный провод, что является очень перспективным решением с технологической точки зрения. В общем определении ЭВК ЯВС можно описать следующим образом: жесткие протяженные элементы, имеющие форму или стержня, или провода, или иную форму вытянутого предмета, и которые сделаны из диэлектрического материала, или из токопроводящего материала, полностью или частично покрытого слоем диэлектрического материала, в том числе выполненные или в виде протяженных призм, которые имеют поперечное сечение в форме четырехугольника или треугольника, или в виде протяженных цилиндров, которые имеют поперечное сечение в виде круга (или эллипса в общем случае), или в виде протяженных половин цилиндра, которые имеет поперечное сечение в виде полукруга или полу-эллипса.  EVK YaVS can have rather arbitrary form. In FIG. 1 and 2 are extended bars having a square section. The cross section may be rectangular, have a triangular shape (Fig. 3) or have the shape of a circle (Fig. 4). In the latter case, an ordinary wire can be an element of the inner frame, which is a very promising solution from a technological point of view. In the general definition of an EVC, a nuclear weapon can be described as follows: rigid extended elements having the form of either a rod or wires or another shape of an elongated object and which are made of a dielectric material or of a conductive material completely or partially coated with a layer of dielectric material, including made in the form of long prisms that have a cross section in the shape of a quadrangle or triangle, or in the form of long cylinders that have a cross section in the form of a circle (or an ellipse in bschem case), or as elongated cylinder halves, which has a cross section in a semicircle or semi-ellipse.
Кроме формы элементы каркаса ЯВС могут отличаться по их диэлектрическим и токопроводящим характеристикам, а в последнем случае по способам электрического соединения с электродами контактной пары. На фиг. 1 и 2 элементы каркаса полностью состоят из диэлектрика. Однако более перспективны варианты, когда элементы каркаса ЯВС содержат токопроводящий материал, что позволяет ЭВК участвовать в электростатическом взаимодействии и позволяет увеличить силу и мощность ЭМЕ. Вариантов такого исполнения ЭВК много, ниже мы рассмотрим несколько основных и наиболее эффективных. Во всех описанных ниже вариантах подразумевается, что ЭВК сделаны из токопроводящего материала, полностью или частично покрытого слоем диэлектрика. In addition to the shape, the elements of the YaVS framework can differ in their dielectric and conductive characteristics, and in the latter case, in the methods of electrical connection with the electrodes of the contact pair. In FIG. 1 and 2 frame elements are completely composed of a dielectric. However, more promising options are when the elements of the core of the nuclear explosive contain conductive material, which allows the EVC to participate in electrostatic interaction and allows increase the strength and power of EME. There are many options for such a performance of the EVC, below we will consider several basic and most effective ones. In all of the options described below, it is understood that the EVCs are made of a conductive material that is fully or partially coated with a dielectric layer.
Во-первых, ЭВК может не иметь электрического контакта с электродами контактной пары, заряды на поверхности ЭВК будут образовываться за счет эффектов электростатической индукции и будут усиливать втягивание гибких частей электродов внутрь ЯВС, пример такого ЭМЕ с ЯВС представлен на фиг. 4. и фиг. 5. Firstly, the EVC may not have electrical contact with the electrodes of the contact pair, the charges on the surface of the EVC will be formed due to the effects of electrostatic induction and will enhance the retraction of the flexible parts of the electrodes inside the nuclear magnetic resonance, an example of such electromagnetic radiation with a magnetic resonance is shown in FIG. 4. and FIG. 5.
Во-вторых, ЭВК может иметь электрический контакт с одним из электродов контактной пары или может быть частью одного из электродов контактной пары, при этом противоположный ему ЭВК, если он имеется, соответственно должен иметь электрический контакт с другим электродом контактной пары или быть его частью (фиг. 3 и фиг. 6).  Secondly, the EVC may have electrical contact with one of the electrodes of the contact pair or may be part of one of the electrodes of the contact pair, while the opposite EVC, if present, should accordingly have electrical contact with the other electrode of the contact pair or be part of it ( Fig. 3 and Fig. 6).
В-третьих, ЭВК может состоять из двух изолированных друг от друга частей, одна из которых является частью одного электрода контактной пары или имеет с ним электрический контакт, а вторая является частью другого электрода контактной пары или имеет с ним электрический контакт (фиг. 7);  Thirdly, the EVC can consist of two parts isolated from each other, one of which is part of one electrode of the contact pair or has electrical contact with it, and the second is part of the other electrode of the contact pair or has electrical contact with it (Fig. 7) ;
В-четвертых, ЭВК или его отдельные части могут иметь возможность отдельного собственного подключения к источнику электрического питания или электрической нагрузки. На фиг. 8 представлен пример такого ЭМЕ, содержащего два ЭВК, каждый из которых имеет две части, подключаемые к противоположным полюсам источника питания.  Fourth, the EVC or its individual parts may have the ability to separate its own connection to a source of electrical power or electrical load. In FIG. Figure 8 shows an example of such an EME containing two EVCs, each of which has two parts connected to opposite poles of the power source.
На фиг. 5-8 показаны варианты ЯВС ЭМЕ в двух положениях: слева - Cm;n, справа - Стах. Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества в зависимости от критериев оценки эффективности ЭМЕ, в том числе с учетом технологической простоты и стоимости изготовления ЭМЕ. In FIG. Figures 5-8 show EME options in two positions: on the left - C m ; n , on the right - C max . Each of these options has its advantages depending on the criteria for evaluating the effectiveness of EMEs, including taking into account the technological simplicity and cost of manufacturing EMEs.
Основными критериями оценки ЭМЕ с ЯВС являются: удельная мощность, сила, равномерность распределения силовой нагрузки по фазам работы ЭМЕ, простота изготовления и его стоимость. Из перечисленных выше вариантов ЭМЕ каждый может обладать преимуществами по одному или нескольким данным критериям. По совокупности этих качеств очень перспективным является два устройства, описанные ниже, состоящие из множества ленточных электродов и ЭВК, выполненных в виде провода или нити. The main criteria for evaluating EMEs with YaVS are: specific power, strength, uniformity of distribution of power load over the phases of EME operation, ease of manufacture and its cost. Of the EME options listed above, each may have advantages according to one or more of these criteria. In combination of these qualities, two devices are very promising, described below, consisting of many tape electrodes and EVCs made in the form of a wire or thread.
Многоэлектродный вариант ЭМЕ с ЯВС с лентами и ЭВК на базе "внутренних" проводов. A multielectrode version of EME with YaVS with tapes and EVK on the basis of "internal" wires.
На фиг.9 представлено такое устройство (ЭМЕ), вверху изображена одна ЯВС, внизу изображена ЭМЕ, в которой объединено множество таких ЯВС, рисунки являются вертикальными разрезами, аналогично всем другим фигурам. ЯВС на фиг. 9 похожа на ЯВС на фиг. 1 (ЭВК на фиг. 1 является прямоугольным бруском с квадратным сечением, а на фиг. 9 это провода с круглым сечением) и состоит из двух гибких ленточных электродов, выполненных, например, из тонкой фольги, покрытой слоем тонкой диэлектрической полимерной пленки, и одного ЭВК, выполненного из металлического провода, также покрытого тонким слоем диэлектрика. В качестве такого диэлектрика может выступать специальный изоляционный лак, то есть можно использовать в качестве ЭВК лакированный медный провод, широко использующийся в обмотке трансформаторов. Два соседних достаточно длинных ленточных электрода могут образовывать множество таких ЯВС: между размещенными параллельно электродами (на фиг. 9 размещены горизонтально) с диэлектрическими слоями на поверхности электродов, обращенными внутрь, на равном расстоянии размещают параллельно друг другу множество ЭВК (то есть провода размещаются "внутри" ЯВС), каждый из которых является проводом одинакового сечения. ЭВК размещают между электродами так, чтобы каждый ЭВК одновременно касался обоих электродов. Такая конструкция уже является базой для многоэлектродной ЭМЕ с ЯВС - достаточно взять множество таких пар. Фактически каждая такая пара составляет цепочку ЯВС, которые похожи на ЯВС на фиг. 2 (квадратное сечение ЭВК заменено на круглое). Если объединить множество таких пар, последовательно наложив их друг на друга, то получается многоэлектродная ЭМЕ, при этом верхний электрод нижней пары и нижний электрод верхней пары (для любых двух соседних пар электродов) могут коммутироваться к одинаковому полюсу источника питания или нагрузки, что делает необязательным размещение между ними изоляционного слоя диэлектрика. Однако у такой ЭМЕ будет существенный недостаток - сильно нелинейная зависимость емкости ЭМЕ и силы натяжения электродов при их при электростатическом взаимодействии от горизонтальной длины ЭМЕ (что присуще всем ЭМЕ планарного типа). Например, при работе в режиме двигателя в оптимальных вариантах подбора характеристик ЭМЕ сила натяжения, производимая ЭМЕ в начале и конце рабочего цикла сокращения ЯВС, будут отличаться друг от друга минимум на один-два порядка, что очень неудобно и требует специальных конструктивных решений для сглаживания этого эффекта. Гораздо проще использовать естественное конструктивное решение: посередине между парой соседних ЭВК каждой ЯВС (для каждой пары электродов, описанной в двух предыдущих абзацах), пару электродов скрепляют друг с другом (например, склеивают) так, чтобы каждая образованная таким образом линия скрепления электродов была параллельна ЭВК, и чтобы в результате получилась цепочка ЯВС, каждая из которых образованна фрагментами двух электродов, расположенных под определенным углом друг к другу, одним ЭВК и одной линией скрепления электродов. Каждая такая ЯВС получается зеркальным отображением двух соседних ЯВС. На такую цепочку ЯВС (нижняя цепочка) можно наложить другую, аналогичную цепочку ЯВС (верхняя цепочка), таким образом, чтобы линии касания верхнего электрода и ЭВК нижней цепочки ЯВС были расположены точно под линиями скрепления двух электродов верхней цепочки ЯВС; а линии скрепления электродов нижней цепочки были расположены точно под линиями касания нижнего электрода и ЭВК верхней цепочки ЯВС. То есть цепочки ЯВС двух соседних пар сдвинуты относительно друг друга в горизонтальном направлении. Именно эта конструкция представлена внизу на фиг. 9. У такого ЭМЕ электроды каждой ЯВС будут всегда иметь линию касания друг с другом, за счет чего их взаимная емкость будет зависеть от горизонтальной длины ячейки гораздо более плавно, чем у ЯВС, электроды которой всегда параллельны. Figure 9 shows such a device (EME), at the top one EMF is shown, at the bottom there is an EME in which many such EMFs are combined, the figures are vertical sections, similar to all other figures. SNF in FIG. 9 is similar to the JWF in FIG. 1 (the EVC in Fig. 1 is a rectangular bar with a square cross section, and in Fig. 9 these are wires with a round cross section) and consists of two flexible tape electrodes made, for example, of thin foil coated with a layer of a thin dielectric polymer film, and one EVK made of metal wire, also covered with a thin layer of dielectric. A special insulating varnish can act as such a dielectric, that is, a varnished copper wire, widely used in transformer windings, can be used as an EVC. Two adjacent sufficiently long ribbon electrodes can form many of these nuclear power sources: between the electrodes placed in parallel (in Fig. 9 are placed horizontally) with the dielectric layers on the surface of the electrodes facing inward, at the same distance, many EVCs are placed parallel to each other (that is, the wires are placed inside "YaVS), each of which is a wire of the same cross section. EVCs are placed between the electrodes so that each EVC simultaneously touches both electrodes. Such a design is already the basis for a multi-electrode EME with a JWS - it is enough to take a lot of such pairs. In fact, each such pair constitutes a chain of nuclear weapons that are similar to the nuclear weapons in FIG. 2 (the square cross section of the EVC is replaced by a round one). If you combine many of these pairs, sequentially laying them on top of each other, you get a multi-electrode EME, while the upper electrode of the lower pair and the lower electrode of the upper pair (for any two adjacent pairs of electrodes) can be switched to the same pole of the power source or load, which makes it optional placing an insulating layer of a dielectric between them. However, such an EME will have a significant drawback - a strongly nonlinear dependence of the EME capacitance and the tension of the electrodes during electrostatic interaction on the horizontal EME length (which is inherent in all planar-type EMEs). For example, when operating in the engine mode in optimal options for selecting EME characteristics, the tension force produced by EME at the beginning and at the end of the working cycle of the reduction of nuclear weapons will differ from each other by at least one or two orders of magnitude, which is very inconvenient and requires special design solutions to smooth this effect. It is much simpler to use a natural constructive solution: in the middle between a pair of adjacent EVCs of each nuclear power source (for each pair of electrodes described in the previous two paragraphs), a pair of electrodes are fastened to each other (for example, glued together) so that each electrode bonding line thus formed is parallel EVC, and so that the result is a chain of nuclear explosives, each of which is formed by fragments of two electrodes located at a certain angle to each other, one EVC and one line of fastening of the electrodes. Each such nuclear explosive is obtained by mirroring two neighboring nuclear explosives. It is possible to superimpose another similar analogous chain of nuclear weapons (upper chain) on such a chain of nuclear weapons (lower chain), so that the contact lines of the upper electrode and the EVC of the lower chain of nuclear weapons are located exactly under the fastening lines of the two electrodes of the upper chain of the nuclear weapons; and the fastening lines of the electrodes of the lower chain were located exactly under the lines of contact of the lower electrode and the EVC of the upper chain of the nuclear power source. That is, the chains of nuclear weapons of two neighboring pairs are shifted relative to each other in the horizontal direction. It is this design that is presented below in FIG. 9. In such an EME, the electrodes of each nuclear power source will always have a line of contact with each other, due to which their mutual capacitance will depend on the horizontal cell length much more smoothly than in the nuclear power source, the electrodes of which are always parallel.
Это является общим преимуществом ЯВС, подобным ЯВС на фиг. 1 (ЯВС-1 , содержит один ЭВК) от ЯВС, подобным ЯВС на фиг. 2 (ЯВС-2, содержит два ЭВК). Под подобными подразумеваются ЯВС, отличающиеся только формой сечения ЭВК от ЯВС на фиг. 1 и фиг. 2, у которых форма сечения ЭВК квадратная. Еще раз отметим, что конструктивно цепочка ЯВС-1 , является производной от цепочки ЯВС-2, и отличается от нее тем, что дополнительно содержит линии крепления пары электродов цепочки ЯВС друг к другу, параллельные ЭВК и проходящие между ЭВК ЯВС. This is a general advantage of the CWS, similar to the CWS in FIG. 1 (YaVS-1, contains one EVK) from YaVS similar to YaVS in fig. 2 (YaVS-2, contains two EVK). By similar are meant JWS that differ only in the shape of the cross-section of the EVC from the JWS in FIG. 1 and FIG. 2, in which the cross-sectional shape of the EVC square. Once again, we note that structurally the YaVS-1 chain is a derivative of the YaVS-2 chain and differs from it in that it additionally contains lines for attaching a pair of electrodes of the YaVS chain to each other, parallel to the EVC and passing between the EVC of the YaVS.
Описанную выше ЭМЕ можно изготавливать из самых простых материалов: из тонкой металлической фольги, одна из сторон которой и все торцы покрыты тонкой полимерной диэлектрической пленкой, и тонкого провода. В общем случае покрытие провода лаком или тонким слоем полимерной пленки не обязательно, но желательно, для увеличения ресурса работы ЭМЕ. Вместо провода можно использовать нить из диэлектрика, но такая конструкция будет уступать по эффективности ЭМЕ с проводами. Провода могут быть изолированы или подключаться к источнику питания или нагрузки самыми разными способами, описанными в предыдущих разделах. Кроме того, ЭВК (провода) могут служить элементами, скрепляющими друг с другом электроды одной цепочки ЯВС, и также скрепляющими друг с другом соседние цепочки ЯВС и всю конструкцию ЭМЕ, для этого достаточно тем или иным способом скрепить друг с другом все ЭВК, расположенные вертикально друг над другом (при горизонтальной ориентации цепочек ЯВС и ЭМЕ, как это показано на фиг. 9).  The EME described above can be made from the simplest materials: from a thin metal foil, one of the sides of which and all the ends are covered with a thin polymer dielectric film, and a thin wire. In the general case, coating the wire with varnish or a thin layer of a polymer film is not necessary, but it is desirable to increase the operating life of the EME. Instead of a wire, you can use a dielectric thread, but such a design will be inferior in efficiency to EME with wires. Wires can be isolated or connected to power or loads in a variety of ways, as described in previous sections. In addition, the EVCs (wires) can serve as elements that fasten the electrodes of the same nuclear power supply chain with each other, and also fasten the adjacent nuclear power supply chains and the entire EME structure to each other, for this it is enough to somehow fasten all the EVCs located vertically in one way or another one above the other (with the horizontal orientation of the chains of nuclear explosive and electromagnetic fields, as shown in Fig. 9).
Многоэлектродный вариант ЭМЕ с ЯВС с лентами и ЭВК на базе "наружных" проводов или нитей. A multi-electrode version of EME with YaVS with tapes and EVK on the basis of "external" wires or threads.
Другой перспективный вариант многоэлектродной ЭМЕ с ЯВС представлен на фиг. 10, все рисунки являются вертикальными разрезами, аналогично всем другим фигурам. ЯВС на фиг. 10 похожа на ЯВС на фиг. 3 (ЭВК на фиг. 3 является призмой с треугольными основаниями и сечением, а на фиг. 10 это полуцилиндр с сечением в виде полукруга) и состоит из двух гибких ленточных электродов, выполненных, например, из тонкой фольги, покрытой слоем тонкой диэлектрической полимерной пленки, и двух ЭВК, выполненных из любого материала в форме полуцилиндра, причем электроды полностью покрывают ЭВК с внутренней стороны ЯВС и крепятся к ЭВК. Внизу на фиг. 10 показано объединение таких ЯВС в единое устройство. Пара достаточно длинных ленточных электродов со множеством ЭВК образовывает цепочку ЯВС (на фиг. 10 цепочки ЯВС размещаются горизонтально). Цепочки ЯВС накладываются друг на друга так, чтобы полуцилиндры двух соседних цепочек накладывались друг на друга и образовывали полный цилиндр. Такая конструкция позволяет вместо двух ЭВК-полуцилиндров использовать цилиндрические протяженные тела, например, нити (также возможно использование проводов), служащие как ЭВК одновременно двум разным ЯВС, что упрощает изготовление ЭМЕ. Каждая ЯВС такого устройства обладает двумя линиями прямого контакта взаимодействующих электродов, в положении Cmin (верхний рисунок на фиг. 10) это линии касания вершин электродов, размещенных на цилиндрах, с горизонтальными частями парных им электродов. Такая конструкция, аналогично описанной в предыдущем разделе ЭМЕ с ЯВС, обеспечивает плавную зависимость взаимной емкости электродов ЯВС от горизонтальной длины ячейки по сравнению с ЯВС, электроды которой всегда параллельны. В отличие от ЭМЕ с ЯВС на базе "внутренних" проводов из предыдущего раздела, у данной ЭМЕ ЭВК (провода или нити) размещаются "снаружи" от электродов ЯВС, образующих поверхность внутренней полости ЯВС. Another promising embodiment of a multi-electrode EME with JWS is shown in FIG. 10, all figures are vertical sections, similar to all other figures. SNF in FIG. 10 is similar to the JWF in FIG. 3 (the EVC in Fig. 3 is a prism with triangular bases and a section, and in Fig. 10 it is a half cylinder with a section in the form of a semicircle) and consists of two flexible tape electrodes made, for example, of thin foil coated with a layer of a thin dielectric polymer film and two EVCs made of any material in the form of a half-cylinder, and the electrodes completely cover the EVCs from the inside of the nuclear explosive device and are attached to the EVCs. Below in FIG. 10 shows the combination of such nuclear explosive devices into a single device. A pair of fairly long ribbon electrodes with a multitude of EVCs forms a chain of nuclear explosive devices (in Fig. 10 chains of nuclear weapons are placed horizontally). YaVS chains overlap each other so that the half cylinders of two adjacent chains overlap each other and form a complete cylinder. This design allows instead of two EVC half-cylinders to use cylindrical extended bodies, for example, filaments (it is also possible to use wires), which serve as an EVC at the same time with two different nuclear-explosive devices, which simplifies the manufacture of EMEs. Each JWS of such a device has two direct contact lines of interacting electrodes, in the C min position (top figure in Fig. 10) these are the contact lines of the vertices of the electrodes placed on the cylinders with the horizontal parts of the paired electrodes. Such a design, similar to that described in the previous section of EMEs with a JWS, provides a smooth dependence of the mutual capacitance of the JWC electrodes on the horizontal cell length compared to the JWS, the electrodes of which are always parallel. Unlike EMEs with nuclear-powered devices based on the “internal” wires from the previous section, EMCs (wires or threads) are placed “outside” from the electrodes of the main nuclear devices forming the surface of the internal cavity of the nuclear-magnetic devices.
В общем случае такую ЭМЕ можно описать следующим образом: ЭМЕ состоит из множества цепочек ЯВС, каждая из которых содержит два гибких электрода, имеющих форму ленты или провода, размещенных напротив друг друга, при этом цепочки ячеек сложены в одно устройство таким образом, чтобы при горизонтальной ориентации цепочек ячеек в любой соседней паре цепочек ячеек одна из цепочек ячеек является нижней, а другая верхней по отношению друг к другу, и при этом у каждой цепочки ячеек один из электродов является нижним, а другой верхним по отношению друг к другу; и ЭМЕ также содержит множество общих ЭВК, выполненных в виде провода или нити, имеющих круглое или произвольное сечение, размещенных между верхним электродом нижней цепочки ячеек и нижним электродом верхней цепочки ячеек для любой пары соседних цепочек ячеек, так что один общий ЭВК является одновременно ЭВК для одной ЯВС верхней цепочки ячеек и ЭВК для одной ЯВС нижней цепочки ячеек; при этом каждая ЯВС ЭМЕ любой цепочки ячеек оказывается образованной двумя гибкими фрагментами электродов и двумя фрагментами электродов, наложенными на два ЭВК, один из которых является общим с ЯВС, принадлежащей цепочке ячеек, являющейся верхней по отношению к цепочке ячеек, к которой принадлежит рассматриваемая ЯВС, а второй ЭВК является общим с ЯВС, принадлежащей цепочке ячеек, являющейся нижней по отношению к цепочке ячеек, к которой принадлежит рассматриваемая ЯВС. In the general case, such an EME can be described as follows: an EME consists of a plurality of nuclear power supply chains, each of which contains two flexible electrodes in the form of a tape or wire, located opposite each other, while the cell chains are folded into one device so that, with horizontal the orientation of the cell chains in any adjacent pair of cell chains, one of the cell chains is lower and the other upper in relation to each other, and each cell chain has one of the electrodes lower and the other upper relative to g other; and EME also contains many common EVCs, made in the form of a wire or thread, having a round or arbitrary cross section, located between the upper electrode of the lower cell chain and the lower electrode of the upper cell chain for any pair of adjacent cell chains, so that one common EMC is simultaneously an EVC for one SEM of the upper chain of cells and EVC for one SEM of the lower chain of cells; wherein each EMC EME of any cell chain is formed by two flexible electrode fragments and two electrode fragments superimposed on two EVCs, one of which is common with the nuclear magnetic resonance, belonging to the cell chain, which is the top in relation to the cell chain to which the considered JVS belongs, and the second EVC is common with the JVS, belonging to the cell chain, which is lower in relation to the cell chain to which the JVS belongs.
Так же, как и у ЭМЕ на фиг. 9, ЭВК (провода или нити) данного ЭМЕ могут служить элементами, скрепляющими друг с другом электроды одной цепочки ЯВС, и также скрепляющими друг с другом соседние цепочки ЯВС и всю конструкцию ЭМЕ, для этого достаточно тем или иным способом скрепить друг с другом все ЭВК, расположенные вертикально друг над другом (при горизонтальной ориентации цепочек ЯВС и ЭМЕ, как это показано на фиг. 10). Like EME in FIG. 9, the EVCs (wires or threads) of this EME can serve as elements that fasten the electrodes of the same nuclear power supply chain with each other, and also fasten adjacent adjacent nuclear power supply chains and the entire EME structure, for this it is enough to fasten all the EVCs in one way or another located vertically one above the other (with horizontal orientation of the chains of nuclear weapons and electromagnetic fields, as shown in Fig. 10).
Дополнительные варианты осуществления изобретения. Additional embodiments of the invention.
Поскольку существенно, что движение электродов заявленных здесь ЭМЕ, передаваемое или принимаемое от внешнего механического привода, является поступательно-возвратным, важное значение для ЭМЕ могут иметь следующие дополнительные технические решения, описанные ниже.  Since it is essential that the movement of the electrodes of the EME claimed here, transmitted or received from an external mechanical drive, is translationally-returnable, the following additional technical solutions, described below, may be important for EME.
Во-первых, важным дополнительным решением для заявленных ЭМЕ является объединение двух или нескольких ЭМЕ последовательно друг за другом в одно устройство таким образом, чтобы подвижные части одного ЭМЕ были кинематически связаны с подвижными частями предыдущего или следующего ЭМЕ. Такая комбинация позволяет увеличить амплитуду поступательно- возвратного движения ЭМЕ, предаваемого или получаемого от внешнего механического привода.  Firstly, an important additional solution for the declared EMEs is combining two or more EMEs in series with each other in one device so that the moving parts of one EME are kinematically connected with the moving parts of the previous or next EME. This combination allows you to increase the amplitude of the translational-backward movement of the EME transmitted or received from an external mechanical drive.
Во-вторых, важным дополнительным решением для заявленных ЭМЕ является объединение двух или нескольких ЭМЕ в одно устройство, в котором отдельные ЭМЕ кинематически связаны и работают или по очереди, или в противофазе, или с иным сдвигом фаз относительно друг друга, то есть все объединенные ЭМЕ имеют кинематическую связь с общим механическим приводом, и в любой момент рабочего цикла ЭМЕ степень сжатия одной из ЭМЕ отличается от степени сжатия другой ЭМЕ. В результате, когда одна ЭМЕ находится в положении Стах, другая ЭМЕ может находится в положении Cmjn, или ином положении. Такое объединение ЭМЕ позволяет осуществлять непрерывную работу устройства, а также позволяет усреднять рабочие характеристики ЭМЕ, поскольку зависимость емкости ЭМЕ от расстояния между взаимодействующими электродами и степени сжатия ЭМЕ носит нелинейный характер. Secondly, an important additional solution for the declared EMEs is the combination of two or more EMEs in one device in which individual EMEs are kinematically coupled and operate either in turn, or in antiphase, or with a different phase shift relative to each other, that is, all combined EMEs have a kinematic connection with a common mechanical drive, and at any moment of the EME working cycle, the compression ratio of one of the EMEs differs from the compression ratio of the other EMEs. As a result, when one EME is in the C max position, the other EME can be in the C m j n position, or a different position. This combination of EME allows for continuous operation of the device, and It also allows one to average the operating characteristics of EMEs, since the dependence of EME capacitance on the distance between interacting electrodes and the degree of EME compression is nonlinear.
В-третьих, важным дополнительным решением может быть включение в ЭМЕ упругого возвратного механизма для того, чтобы возвращать ЭМЕ в исходное состояние для начала следующего рабочего цикла. Данный возвратный упругий механизм должен обладать такой упругой силой и энергией, запасаемой во время активной фазы рабочего цикла ЭМЕ, когда происходит нужное пользователю преобразование энергии, чтобы не блокировать эту активную фазу, но быть достаточными для того, чтобы вернуть ЭМЕ в исходное состояние в начало рабочего цикла. Этой же цели могут служить следующие технические решения: такое исполнение ЭМЕ, чтобы гибкие части электродов ЭМЕ были сделаны из упругих материалов таких, чтобы силы упругости, возникающие при изгибе гибких частей электродов ЭМЕ при их притяжении друг к другу при сжатии ЯВС и ЭМЕ и препятствующие такому изгибу, были меньше силы электростатического притяжения электродов ЭМЕ в начале фазы их притяжения друг к другу и сжатия ЭМЕ, но были достаточны для возврата ЯВС и ЭМЕ в исходное несжатое состояние; или такое исполнение ЭМЕ, чтобы электроды ЭМЕ были сделаны из упругих материалов или дополнительно содержали упругий материал, такие чтобы силы упругости возникали при нахождении ЯВС и ЭМЕ в несжатом состоянии, и эти силы упругости стремились бы перевести и зафиксировать ЯВС и ЭМЕ в сжатое состояние для работы ЭМЕ в режиме генератора.  Thirdly, an important additional solution may be the inclusion of an elastic return mechanism in the EME in order to return the EME to its original state for the start of the next working cycle. This return elastic mechanism must have such elastic force and energy stored during the active phase of the EME working cycle, when the necessary energy conversion takes place so as not to block this active phase, but be sufficient to return the EME to its original state at the beginning of the working cycle. The following technical solutions can serve the same purpose: an EME design such that the flexible parts of the EME electrodes are made of elastic materials such that the elastic forces arising from the bending of the flexible parts of the EME electrodes when they are attracted to each other during compression of the nuclear magnetic resonance and EME bending, there were less forces of electrostatic attraction of the EME electrodes at the beginning of the phase of their attraction to each other and compression of the EME, but were sufficient to return the nuclear power source and EME to the initial uncompressed state; or an EME design such that the EME electrodes are made of elastic materials or additionally contain an elastic material, such that the elastic forces arise when the nuclear-magnetic resonance and electromagnetic-electrons are in an uncompressed state, and these elastic forces tend to translate and fix the nuclear magnetic resonance and electromagnetic-electrons in a compressed state for operation EME in generator mode.
В-четвертых, для подавления паразитных переходных процессов, приводящих к ненужным колебаниям напряжения и тока в цепи питания или нагрузки ЭМЕ, а также для того, чтобы исключить токи, обратные токам питания или зарядки ЭМЕ, в цепь питания ЭМЕ полезно включать электрический вентиль, например, диод, таким образом, чтобы исключить, или сделать минимальным ток в направлении, противоположном току питания или зарядки ЭМЕ. В противном случае в электрической цепи питания или нагрузки ЭМЕ будут возникать паразитные колебания напряжения и тока, вызванные переходными динамическими процессами, как минимум уменьшающие мощность и КПД ЭМЕ. В-пятых, для уменьшения или полного предотвращения слипания электродов в положении Cmax, полезно на поверхности контакта электродов дополнительно размещать антиадгезионную смазку или покрытие, обладающие свойствами диэлектрика. Это нужно для уменьшения эффекта слипания электродов при сжатии ЯВС. Fourthly, in order to suppress stray transient processes leading to unnecessary voltage and current fluctuations in the power supply circuit or EME load, and also to exclude currents reverse to the power supply or charging EME currents, it is useful to include an electric valve in the EME power circuit, for example , the diode, so as to exclude, or to minimize the current in the direction opposite to the current supply or charging EME. Otherwise, parasitic fluctuations in voltage and current will occur in the electric circuit of the power supply or the EME load, caused by transient dynamic processes, at least reducing the power and efficiency of the EME. Fifth, to reduce or completely prevent the adhesion of electrodes in C max position, it is useful to additionally place release agent or coating on the electrode contact surface that has dielectric properties. This is necessary to reduce the effect of sticking of the electrodes during compression of the nuclear explosive.
Кроме этого очень полезным для увеличения удельной мощности ЭМЕ следующее техническое решение: ЭМЕ исполняется в такой конструкции, что содержит основной механический привод ЭМЕ и один или два механических привода, называемые толкателями, кинематически связанные с ЭМЕ, у которых возможно поступательно-возвратное движение в двух направлениях: в основном направлении, движение вдоль которого или происходит под воздействием подвижных частей ЭМЕ (то есть концов или частей ЭМЕ, которые двигаются навстречу друг другу при сжатии ЯВС ЭМЕ вдоль основного направления этого сжатия), или передает движение подвижным частям ЭМЕ, и движении в боковом направлении, вдоль которого происходит перемещение конца толкателя по направлению к основному приводу ЭМЕ, при этом возможно два крайних положения конца толкателя: первое положение, когда толкатель или плотно прижат к основному приводу ЭМЕ, или находится в состоянии иной кинематической связи с основным приводом ЭМЕ, и второе положение, когда толкатель не имеет контакта и кинематической связи с основным приводом ЭМЕ; и при этом ЭМЕ содержит или еще одну или две вспомогательные ЭМЕ с ячейками внутреннего сжатия или содержит иное устройство, которые предназначены для перемещения конца толкателя по направлению к основному приводу ЭМЕ до достижения кинематической связи конца толкателя с основным приводом и для обратного перемещения конца толкателя до достижения отсутствия указанной выше кинематической связи. Такая конструкция нужна для того, чтобы преобразовывать высокочастотное поступательно-возвратное движение ЭМЕ с ЯВС с небольшой амплитудой в непрерывное поступательное или вращательное движение. Толкатели ЭМЕ "включают" кинематическую связь основного привода ЭМЕ с внешним механическим устройством в положении Cmjn, подается напряжение, ЭМЕ сжимается переходит в положение Стах, передавая свое движение сжатия внешнему механическому устройству, потом толкатели "выключают" кинематическую связь ЭМЕ с внешним механическим устройством и ЭМЕ переходит в исходное несжатое положение Cmjn (например, это делает возвратный упругий механизм или парная ЭМЕ, работающая в противофазе), и все повторяется, при этом внешнее механическое устройство может осуществлять непрерывное движение в одном направлении. Эта конструкция во многом аналогична тем, что применяются для ультразвуковых микродвигателей с пьезокерамикой. In addition, the following technical solution is very useful for increasing the specific power of EMEs: EMEs are designed in such a way that they contain the main mechanical actuator EME and one or two mechanical actuators, called pushers, kinematically connected with EMEs in which translational-reverse motion in two directions is possible : in the main direction, the movement along which or occurs under the influence of the moving parts of the EME (that is, the ends or parts of the EME that move towards each other when the EMF EME is compressed along the main direction of this compression), or transmits the movement to the moving parts of the EME, and the movement in the lateral direction along which the end of the pusher moves towards the main drive of the EME, while two extreme positions of the end of the pusher are possible: the first position is when the pusher is pressed firmly against the main EME drive, or is in a state of a different kinematic connection with the main EME drive, and the second position, when the pusher has no contact and kinematic connection with the main EME drive; and in this case, the EME contains either one or two auxiliary EMEs with internal compression cells or contains another device that is designed to move the end of the pusher towards the main drive of the EME until the kinematic connection of the end of the pusher to the main drive and to reverse the end of the pusher to reach the absence of the above kinematic connection. Such a design is needed in order to convert the high-frequency translational-backward motion of EMEs with a nuclear-magnetic resonance with a small amplitude into a continuous translational or rotational motion. EME pushers “turn on” the kinematic connection of the EME main drive with an external mechanical device in position C m j n , voltage is applied, EME compresses and switches to C max , transmitting its compression motion to the external mechanical device, then the pushers “turn off” the EME kinematic connection with the external mechanical device and the EME returns to its initial uncompressed position C m j n (for example, this is done by the return elastic mechanism or the pair EME working in antiphase), and everything repeats, while the external mechanical device can carry out continuous movement in one direction. This design is in many respects similar to those used for ultrasonic micromotors with piezoceramics.
Осуществление изобретения и достигаемые технические результаты. The implementation of the invention and the achieved technical results.
Как уже было описано выше, заявленное изобретение может использоваться в двух режимах - режиме генератора и режиме двигателя. В первом случае на электроды ЭМЕ подаются электрические заряды возбуждения и ЭМЕ переводится в положение Стах с максимально сжатыми ЯВС, причем перевод в это положение может осуществляться за счет собственных сил электростатического взаимодействия электродов ЭМЕ, а также с помощью механического привода, упругих механизмов, другой ЭМЕ и многими другими способами. Потом ЭМЕ переводят в положение Cmin с максимальным объемом ЯВС посредством приложения внешней силы, в результате чего энергия зарядов и разность потенциалов на электродах многократно увеличиваются и ЭМЕ включают в цепь электрической нагрузки. Эти и достигается цель генерации - механическая энергия от внешнего устройства, переводящего ЭМЕ из положения Стах в Cmjn преобразуется в увеличение электрической энергии на электродах ЭМЕ. Конкретных вариантов подачи зарядов возбуждения на ЭМЕ и последующей подачи разности потенциалов в цепь нагрузки может быть много. В режиме двигателя ЭМЕ работает в обратном порядке: в положении Cmin на электроды ЭМЕ (и возможно на ЭВК, если это предусмотрено) подается разность потенциалов от источника питания, ЯВС сжимаются под действием сил электростатического взаимодействия и переходит в положение Стах, в том числе вдоль одного из направлений происходит уменьшение длины ЭМЕ, и это движение противоположных частей ЭМЕ навстречу друг другу вдоль направления сокращения ЯВС и уменьшения длины ЭМЕ передается внешнему механическому устройству (приводу), и ЭМЕ преобразует электрическую энергию источника питания в механическую энергию. Достигаемыми техническими результатами технических решений, заявленных в настоящем изобретении являются повышение мощности и удельной мощности и силовых характеристик электростатических электрических машин - ЭМЕ с ячейками внутреннего сжатия. Это происходит за счет того, что в представленных ЭМЕ можно использовать одновременно и синхронно большое количество тонких электродов, расположенных максимально близко друг к другу, что позволяет получать очень большие значения суммарной площади поверхности одновременно взаимодействующих электродов в единице объема ЭМЕ. Главной проблемой в таких конструкциях являются упругие деформации и растяжения сверхтонких электродов (толщиной в несколько микрон или десятков микрон), приводящие к их слипанию, что серьезно ограничивает нижние пределы толщины используемых материалов. Заявленные технические решения позволяют успешно преодолевать указанные проблемы. Толщина электродов, которые можно использовать в заявленных ЭМЕ, ограничена только технологическими возможностями производства фольги и тонких полимерных пленок. В том числе в заявленных ЭМЕ становится возможным использование сверхтонких пленок, толщиной менее микрона, например, из графена или иных сверхтонких композитных материалов. As already described above, the claimed invention can be used in two modes - generator mode and engine mode. In the first case, electric excitation charges are applied to the EME electrodes and the EME is transferred to the C max position with the most compressed nuclear power sources, and this position can be transferred due to the intrinsic forces of the electrostatic interaction of the EME electrodes, as well as using a mechanical drive, elastic mechanisms, another EME and in many other ways. Then, the EMEs are transferred to the C min position with the maximum volume of the nuclear power source by applying an external force, as a result of which the energy of the charges and the potential difference at the electrodes increase many times and EMEs are included in the electric load circuit. These are the goals of generation - the mechanical energy from an external device that transfers EME from the position C max to C m j n is converted to an increase in electrical energy on the electrodes of the EME. There can be many specific options for supplying excitation charges to the EME and subsequent supplying the potential difference to the load circuit. In the engine mode, the EME operates in the reverse order: in the C min position, the EME electrodes (and possibly on the EVC, if provided) are supplied with the potential difference from the power source, the JWS are compressed under the influence of electrostatic interaction forces and switches to the C max position, including along one of the directions, the length of the EME is reduced, and this movement of the opposite parts of the EME towards each other along the direction of reduction of the EMC and the reduction of the length of the EME is transmitted to an external mechanical device (drive), and the EME is converted t electric power supply energy into mechanical energy. Achievable technical results of technical solutions claimed in the present invention are to increase the power and specific power and power characteristics of electrostatic electric machines - EME with internal compression cells. This is due to the fact that in the presented EMEs it is possible to use simultaneously and synchronously a large number of thin electrodes located as close as possible to each other, which makes it possible to obtain very large values of the total surface area of simultaneously interacting electrodes per unit volume of the EME. The main problem in such designs is the elastic deformation and stretching of ultrathin electrodes (several microns or tens of microns thick), leading to their adhesion, which seriously limits the lower thickness limits of the materials used. The claimed technical solutions allow you to successfully overcome these problems. The thickness of the electrodes that can be used in the declared EME is limited only by the technological capabilities of the production of foil and thin polymer films. Including in the declared EMEs, it becomes possible to use ultrafine films with a thickness of less than a micron, for example, from graphene or other ultrathin composite materials.
Описание чертежей. Description of the drawings.
Для наглядности настоящее изобретение проиллюстрировано на 10 фигурах. На всех фигурах представлены ЯВС или ЭМЕ в вертикальных разрезах, плоскости разрезов параллельны листам бумаги, на которых изображены фигуры и проходят посередине каждого представленного устройства.  For clarity, the present invention is illustrated in 10 figures. All the figures show YaVS or EME in vertical sections, the plane of the sections parallel to the sheets of paper on which the figures are depicted and pass in the middle of each presented device.
На фиг. 1 представлена ЯВС, состоящая из одного ЭВК (1), имеющего квадратное сечение, двух гибких электродов (2) и (3), в совокупности образующих внутреннюю полость ЯВС (4), и линии скрепления электродов друг с другом, которая на фигуре проецируется в точку (5). ЯВС показано в двух положениях: в несжатом положении с максимальным объем внутренней полости Cmin (верхний рисунок), и в сжатом положении Стах (нижний рисунок), также показано изменение горизонтальной длины ЯВС х при переходе из одного положения в другое. Именно это изменение длины ЯВС х используется для работы ЭМЕ. На фиг. 2 представлена ЯВС, состоящая из двух ЭВК (1), имеющих квадратное сечение, двух гибких электродов (2) и (3), в совокупности образующих внутреннюю полость ЯВС (4). ЯВС показано в двух положениях: в несжатом положении с максимальным объем внутренней полости Cmjn (верхний рисунок), и в сжатом положении Стах (нижний рисунок), также показано изменение горизонтальной длины ЯВС х при переходе из одного положения в другое, которое используется для работы ЭМЕ. In FIG. Figure 1 shows a nuclear magnetic resonance device consisting of one EVC (1) having a square section, two flexible electrodes (2) and (3), which together form the internal cavity of the nuclear magnetic resonator (4), and the lines of fastening the electrodes to each other, which is projected into the figure point (5). The SJF is shown in two positions: in the uncompressed position with the maximum volume of the internal cavity C m i n (upper figure), and in the compressed position C max (lower figure), also shows the change in the horizontal length of the SJ x when moving from one position to another. It is this change in the length of the JWS x that is used to operate the EME. In FIG. Figure 2 shows a nuclear-magnetic complex, consisting of two EVCs (1) having a square section, two flexible electrodes (2) and (3), which together form the internal cavity of the nuclear-magnetic complex (4). The SJF is shown in two positions: in the uncompressed position with the maximum volume of the internal cavity C m j n (upper figure), and in the compressed position C max (lower figure), also shows the change in the horizontal length of the SJ x when moving from one position to another, which Used for EME operation.
На фиг. 3 представлена ЯВС, состоящая из двух ЭВК, имеющих треугольное сечение, двух гибких электродов, в том числе покрывающих ЭВК изнутри ЯВС и образующих внутреннюю полость ЯВС. ЯВС показана в положении Cmjn. In FIG. Figure 3 shows a nuclear-magnetic complex, consisting of two EVCs having a triangular cross-section, two flexible electrodes, including those covering the EVCs from the inside of the nuclear-magnetic explosive and forming the internal cavity of the nuclear magnetic resonance. YaVS is shown in position C m j n .
На фиг. 4 представлена ЯВС, состоящая из двух ЭВК, имеющих круглое сечение, выполненных в виде провода, и двух гибких электродов, которые в совокупности образуют внутреннюю полость ЯВС. Заряды на электродах индуцируют заряды на ЭВК, которые также участвуют в общем электростатическом взаимодействии при сжатии ЯВС. ЯВС показана в положении Ст;п. In FIG. Figure 4 presents a nuclear-explosive device, consisting of two EVCs having a circular cross-section, made in the form of a wire, and two flexible electrodes, which together form the internal cavity of the nuclear magnetic resonator. The charges on the electrodes induce charges on the EVC, which also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear magnetic resonance. YaVS is shown in position C t ; n .
На фиг. 5 представлена ЯВС, аналогичная ЯВС на фиг. 2, отличающаяся от нее тем, что ЭВК выполнены из изолированного токопроводящего материала. Заряды на электродах индуцируют заряды на ЭВК, которые также участвуют в общем электростатическом взаимодействии при сжатии ЯВС. ЯВС показана в положении Cmin (слева) и Стах (справа). In FIG. 5 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs are made of insulated conductive material. The charges on the electrodes induce charges on the EVC, which also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear magnetic resonance. YaVS is shown in position C min (left) and C max (right).
На фиг. 6 представлена ЯВС, аналогичная ЯВС на фиг. 2, отличающаяся от нее тем, что ЭВК выполнены из токопроводящего материала и являются частью электродов и также участвуют в общем электростатическом взаимодействии при сжатии ЯВС. ЯВС показана в положении Cmin (слева) и Стах (справа). In FIG. 6 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs are made of conductive material and are part of the electrodes and also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear magnetic resonance. YaVS is shown in position C m i n (left) and C max (right).
На фиг. 7 представлена ЯВС, аналогичная ЯВС на фиг. 2, отличающаяся от нее тем, что ЭВК содержат две части, выполненные из токопроводящего материала, одна из которых имеет электрический контакт с одним из электродов, а вторая часть имеет электрический контакт с другим электродом, в результате эти части ЭВК также участвуют в общем электростатическом взаимодействии при сжатии ЯВС. ЯВС показана в положении Cmjn (слева) и Стах (справа). In FIG. 7 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs contain two parts made of conductive material, one of which has electrical contact with one of the electrodes, and the second part has electrical contact with the other electrode, as a result of these parts of the EVC also participate in the general electrostatic interaction during compression of nuclear weapons. YaVS is shown in position C m j n (left) and C max (right).
На фиг. 8 представлена ЯВС, аналогичная ЯВС на фиг. 2, отличающаяся от нее тем, что ЭВК содержат две части, выполненные из токопроводящего материала, каждая из которых имеет собственное подключение к источнику электрического питания, в результате эти части ЭВК также участвуют в общем электростатическом взаимодействии при сжатии ЯВС. ЯВС показана в положении Cmin (слева) и Стах (справа). In FIG. 8 presents the JWS, similar to the JWS in FIG. 2, characterized in that the EVCs contain two parts made of conductive material, each of which has its own connection to an electric power source, as a result, these parts of the EVC also participate in the general electrostatic interaction during compression of the nuclear explosive. YaVS is shown in position C min (left) and C max (right).
На фиг. 9 представлена одна ЯВС (вверху), состоящая из одного ЭВК - провода, имеющего круглое сечение, двух гибких электродов и линии крепления электродов друг к другу (аналогично ЯВС на фиг. 1 ). Ниже представлено объединение таких ЯВС в цепочки ЯВС, выполненные из двух длинных ленточных электродов и множества ЭВК - проводов, расположенных между ними, и показано объединение таких цепочек ЯВС в единую ЭМЕ. Цепочки ЯВС и ЭМЕ показаны в горизонтальной ориентации. Масштаб верней ЯВС примерно в полтора раза превышает масштаб ЯВС внизу.  In FIG. Figure 9 shows one nuclear-explosive device (above), consisting of one EVC - a wire having a circular cross-section, two flexible electrodes and a line for attaching the electrodes to each other (similar to the nuclear magnetic resonator in Fig. 1). The following is a combination of such nuclear-explosive arrays into chains of nuclear-explosive arrays made of two long tape electrodes and a plurality of EVC wires located between them, and the combination of such chains of nuclear-explosive arrays into a single EME is shown. The chains of YaVS and EME are shown in horizontal orientation. The scale of the true nuclear warheads is approximately one and a half times higher than the scale of the nuclear warhead below.
На фиг. 10 представлена одна ЯВС (вверху), состоящая из двух ЭВК - полуцилиндров, имеющих сечение в виде полукруга, и двух гибких электродов, в том числе облегающих ЭВК изнутри ЯВС. Ниже представлено объединение таких ЯВС в цепочки ЯВС, выполненные из двух длинных ленточных электродов и множества общих ЭВК (один общий ЭВК круглого сечения фактически является объединением двух ЭВК соседних цепочек с полукруглым сечение каждый) - проводов или нитей, расположенных между электродами соседних цепочек, и показано объединение таких цепочек ЯВС в единую ЭМЕ. Цепочки ЯВС и ЭМЕ показаны в горизонтальной ориентации. Масштаб верхней ЯВС примерно в полтора раза превышает масштаб ЯВС внизу.  In FIG. 10 shows one nuclear-explosive device (above), consisting of two EVCs - half-cylinders having a semicircle section, and two flexible electrodes, including those that encircle the EVC from the inside of the nuclear-explosive complex. The following is a combination of such nuclear-explosive devices in chains of nuclear-magnetic explosives made of two long tape electrodes and a set of common EVCs (one common EVC of circular cross section is actually a combination of two EVCs of adjacent chains with a semicircular cross-section each) - wires or threads located between the electrodes of adjacent chains, and shown the combination of such chains of nuclear weapons in a single EME. The chains of YaVS and EME are shown in horizontal orientation. The scale of the upper SJF is approximately one and a half times the scale of the SJL below.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
ПУНКТ 1. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия, состоящая как минимум из одной контактной пары электродов, предназначенных для электростатического взаимодействия друг с другом, каждый из которых сделан или из токопроводящего материала, или из токопроводящего материала, полностью или частично покрытого слоем диэлектрического материала, при этом данные электроды предназначены для электростатического взаимодействия друг с другом и имеют возможность подключения к источнику электрического питания или электрической нагрузки;  ITEM 1. Capacitive electric machine with internal compression cells, consisting of at least one contact pair of electrodes intended for electrostatic interaction with each other, each of which is made of either a conductive material or a conductive material completely or partially coated with a layer of dielectric material, however, these electrodes are designed for electrostatic interaction with each other and have the ability to connect to an electric power source or an electric load th;
отличающаяся тем, что каждый электрод контактной пары содержит как минимум один фрагмент, имеющий форму или гибкой ленты, или гибкой пленки, или гибкого провода, называемый гибкой частью электрода, и ЭМЕ содержит как минимум один протяженный жесткий элемент, называемый элементом внутреннего каркаса, имеющий форму или стержня, или провода, или иную форму вытянутого предмета, и который сделан из диэлектрического материала, или из токопроводящего материала, полностью или частично покрытого слоем диэлектрического материала; при этом гибкие части электродов контактной пары вместе с одним, или двумя, или большим количеством элементов внутреннего каркаса образуют как минимум одну ячейку внутреннего сжатия, содержащую внутри полость, внутренняя поверхность которой сформирована гибкими частями электродов контактной пары и элементами внутреннего каркаса, так, чтобы гибкие части электродов контактной пары могли изгибаться и двигаться навстречу друг другу внутрь этой полости, уменьшая при этом объем внутренней полости и сжимая ячейку, в том числе уменьшая длину ячейки как минимум вдоль одного из направлений, называемого направлением сжатия ячейки, которое или перпендикулярно, или близко к перпендикулярному, или иным образом не совпадает с направлением или направлениями втягивания электродов внутрь ячейки; и данная ячейка внутреннего сжатия представляет собой электрический конденсатор переменной емкости, емкость которого зависит от степени сжатия ячейки и длины ячейки вдоль направления сжатия. characterized in that each electrode of the contact pair contains at least one fragment having the form of either a flexible tape or a flexible film or a flexible wire, called the flexible part of the electrode, and the EME contains at least one extended rigid element called the element of the inner frame, having the form or a rod, or wire, or other form of an elongated object, and which is made of a dielectric material, or of a conductive material fully or partially covered with a layer of dielectric material; the flexible parts of the electrodes of the contact pair together with one, or two, or a large number of elements of the inner frame form at least one internal compression cell containing a cavity, the inner surface of which is formed by the flexible parts of the electrodes of the contact pair and the elements of the inner frame, so that the flexible parts of the electrodes of the contact pair could bend and move towards each other inside this cavity, while reducing the volume of the internal cavity and compressing the cell, including reducing the length the cell along at least one of the directions called the compression direction of the cell, which is either perpendicular, or close to perpendicular, or otherwise does not coincide with the direction or directions of retraction of the electrodes into the cell; and this internal compression cell is an electric capacitor of variable capacity, the capacity of which depends on the degree of compression of the cell and the length of the cell along the direction of compression.
ПУНКТ 2. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по П. 1, отличающаяся тем, что элементы внутреннего каркаса ячеек сжатия расположены параллельно друг другу и выполнены или в виде протяженных призм, которые имеют поперечное сечение в форме четырехугольника, треугольника или иного многоугольника, или в виде протяженных цилиндров, которые имеют поперечное сечение в виде круга или эллипса, или в виде протяженных половин цилиндра, которые имеет поперечное сечение в виде полукруга или полуэллипса. ITEM 2. Capacitive electric machine with internal compression cells according to Clause 1, characterized in that the elements of the internal frame of the compression cells are parallel to each other and are made either in the form of extended prisms that have a cross section in the form of a quadrangle, triangle or other polygon, or in the form of extended cylinders that have a cross section in the form of a circle or an ellipse, or in the form of extended cylinder halves, which has cross section in the form of a semicircle or semi-ellipse.
ПУНКТ 3. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по П. 1, отличающаяся тем, что элементы внутреннего каркаса ячеек сжатия выполнены таким образом, что каждый элемент внутреннего каркаса обладает одним из следующих свойств: или не имеет электрического контакта с электродами контактной пары; или имеет электрический контакт с одним из электродов контактной пары; или может быть частью одного из электродов контактной пары; или может состоять из двух изолированных друг от друга частей, одна из которых является частью одного электрода контактной пары или имеет с ним электрический контакт, а вторая является частью другого электрода контактной пары или имеет с ним электрический контакт; или элемент каркаса или его отдельные части имеют возможность отдельного собственного подключения к источнику электрического питания и/или электрической нагрузки. ПУНКТ 4. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по П. 1 , отличающаяся тем, что состоит из множества цепочек ячеек внутреннего сжатия, каждая из которых содержит два гибких электрода, имеющих форму ленты или провода, размещенных напротив друг друга, так что при горизонтальном размещении цепочки ячеек один из электродов является верхним, а другой нижним, и содержит множество элементов внутреннего каркаса, выполненных в виде провода круглого или произвольного сечения и размещенных между электродами параллельно друг другу на некотором расстоянии друг от друга так, чтобы каждый элемент внутреннего каркаса вдоль всего своего протяжения касался обоих электродов, что в совокупности и образует цепочку ячеек внутреннего сжатия, каждая из которых образована двумя элементами каркаса и двумя гибкими фрагментами электродов; при этом цепочки ячеек внутреннего сжатия объединены таким образом, чтобы при горизонтальной ориентации цепочек ячеек любая пара цепочек, одна из которых является нижней, а другая верхней по отношению друг к другу, имели следующие признаки: линии или иные участки касания верхнего электрода и элемента внутреннего каркаса нижней цепочки ячеек были расположены под линиями или иными участками касания нижнего электрода и элемента внутреннего каркаса верхней цепочки ячеек. ITEM 3. An electric capacitive machine with internal compression cells according to Clause 1, characterized in that the elements of the internal frame of the compression cells are made in such a way that each element of the internal frame has one of the following properties: or it does not have electrical contact with the electrodes of the contact pair; or has electrical contact with one of the electrodes of the contact pair; or may be part of one of the electrodes of the contact pair; or it may consist of two parts isolated from each other, one of which is part of or has electrical contact with one electrode of the contact pair, and the second is part of the other electrode of the contact pair or has electrical contact with it; or the frame element or its individual parts have the ability to separately connect to a source of electrical power and / or electrical load. ITEM 4. An electric capacitive machine with internal compression cells according to Clause 1, characterized in that it consists of many chains of internal compression cells, each of which contains two flexible electrodes having the shape of a tape or wire, located opposite each other, so that when horizontal placing a chain of cells, one of the electrodes is the top and the other bottom, and contains many elements of the inner frame, made in the form of a wire of round or arbitrary cross section and placed between the electrodes in parallel with each other gu at some distance from each other so that each inner frame member along its entire stretch touching both electrodes, and which together form a chain of internal compression cells, each of which is formed by two frame members and two flexible electrodes fragments; while the chains of internal compression cells are combined in such a way that, with the horizontal orientation of the cell chains, any pair of chains, one of which is the bottom, and the other upper one with respect to each other, had the following signs: lines or other contact areas of the upper electrode and the element of the inner frame of the lower chain of cells were located under the lines or other parts of the touch of the lower electrode and the element of the internal frame of the upper chain of cells.
ПУНКТ 5. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по П. 1 , отличающаяся тем, что состоит из множества цепочек ячеек внутреннего сжатия, каждая из которых содержит два гибких электрода, имеющих форму ленты или провода, размещенных напротив друг друга, так что при горизонтальном размещении цепочки ячеек один из электродов является верхним, а другой нижним, и содержит множество элементов внутреннего каркаса, выполненных в виде провода или нити круглого или произвольного сечения и размещенных между электродами параллельно друг другу на некотором расстоянии друг от друга так, чтобы каждый элемент внутреннего каркаса вдоль всего своего протяжения касался обоих электродов, при этом электроды имеют множество участков крепления электродов друг к другу, которые выполнены в виде полос или линий, проходящих между соседними элементами внутреннего каркаса и им параллельных, что в совокупности и образует цепочку ячеек внутреннего сжатия, каждая из которых образована одним элементом внутреннего каркаса, одним участком крепления электродов друг к другу и двумя гибкими фрагментами электродов; при этом цепочки ячеек внутреннего сжатия объединены таким образом, чтобы при горизонтальной ориентации цепочек ячеек любая пара цепочек, одна из которых является нижней, а другая верхней по отношению друг к другу, имели следующие признаки: линии или иные участки касания верхнего электрода и элемента внутреннего каркаса нижней цепочки ячеек были расположены под линиями или иными участками крепления электродов верхней цепочки ячеек друг к другу, а линии или иные участки крепления электродов нижней цепочки были расположены под линиями или иными участками касания нижнего электрода и элемента внутреннего каркаса верхней цепочки ячеек.  ITEM 5. A capacitive electric machine with internal compression cells according to Clause 1, characterized in that it consists of many chains of internal compression cells, each of which contains two flexible electrodes having the form of a tape or wire, located opposite each other, so that when horizontal placing a chain of cells, one of the electrodes is upper and the other lower, and contains many elements of the inner frame, made in the form of a wire or thread of circular or arbitrary cross section and placed between the electrodes in parallel to each other at a certain distance from each other so that each element of the inner frame along its entire length touches both electrodes, while the electrodes have many sections of electrode attachment to each other, which are made in the form of strips or lines passing between adjacent elements of the inner frame and parallel to them, which together forms a chain of internal compression cells, each of which is formed by one element of the inner frame, one section of the electrodes attached to each other and two bends fragments of electrodes; at the same time, the chains of internal compression cells are combined in such a way that with a horizontal orientation of the cell chains, any pair of chains, one of which is the lower and the other upper with respect to each other, has the following signs: lines or other contact areas of the upper electrode and the inner frame element the lower chain of cells were located under the lines or other sections of the electrodes of the upper chain of cells to each other, and the lines or other sections of the electrodes of the lower chain were located under the lines of and other areas of contact of the lower electrode and the element of the inner frame of the upper chain of cells.
ПУНКТ 6. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по П. 1 , отличающаяся тем, что состоит из множества цепочек ячеек внутреннего сжатия, каждая из которых содержит два гибких электрода, имеющих форму ленты или провода, размещенных напротив друг друга, при этом цепочки ячеек сложены в одно устройство таким образом, чтобы при горизонтальной ориентации цепочек ячеек в любой соседней паре цепочек ячеек одна из цепочек ячеек является нижней, а другая верхней по отношению друг к другу, и при этом у каждой цепочки ячеек один из электродов является нижним, а другой верхним по отношению друг к другу; и ЭМЕ также содержит множество общих элементов внутреннего каркаса, выполненных в виде провода или нити, имеющих круглое или произвольное сечение, размещенных между верхним электродом нижней цепочки ячеек и нижним электродом верхней цепочки ячеек для любой пары соседних цепочек ячеек, так что один общий элемент внутреннего каркаса является одновременно элементом внутреннего каркаса для одной ячейки внутреннего сжатия верхней цепочки ячеек и элементом внутреннего каркаса для одной ячейки внутреннего сжатия нижней цепочки ячеек; при этом каждая ячейка внутреннего сжатия ЭМЕ любой цепочки ячеек оказывается образованной двумя гибкими фрагментами электродов и двумя фрагментами электродов, наложенными на два элемента внутреннего каркаса, один из которых является общим с ячейкой внутреннего сжатия, принадлежащей цепочке ячеек, являющейся верхней по отношению к цепочке ячеек, к которой принадлежит рассматриваемая ячейка внутреннего сжатия, а второй элемент внутреннего каркаса является общим с ячейкой внутреннего сжатия, принадлежащей цепочке ячеек, являющейся нижней по отношению к цепочке ячеек, к которой принадлежит рассматриваемая ячейка внутреннего сжатия. ITEM 6. Capacitive electric machine with internal compression cells according to Clause 1, characterized in that it consists of many chains of internal cells compressions, each of which contains two flexible electrodes in the form of a tape or wire, located opposite each other, while the cell chains are folded into one device so that when the cell chains are horizontally oriented in any adjacent pair of cell chains, one of the cell chains is the bottom and the other is upper in relation to each other, and in this case, each chain of cells, one of the electrodes is lower and the other upper in relation to each other; and the EME also contains many common elements of the inner frame, made in the form of a wire or thread, having a round or arbitrary cross-section, placed between the upper electrode of the lower chain of cells and the lower electrode of the upper chain of cells for any pair of adjacent cell chains, so that one common element of the inner frame is at the same time an element of the inner frame for one cell of internal compression of the upper chain of cells and an element of the inner frame for one cell of internal compression of the lower chain of cells; in this case, each cell of the internal compression of the EME of any chain of cells is formed by two flexible fragments of electrodes and two fragments of electrodes superimposed on two elements of the inner frame, one of which is common with the cell of internal compression belonging to the chain of cells, which is the top with respect to the chain of cells, to which the considered cell of internal compression belongs, and the second element of the internal frame is common with the cell of internal compression belonging to a chain of cells, which is neither it in relation to the chain of cells to which the cell belongs considered internal compression.
ПУНКТ 7. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что гибкие части электродов ЭМЕ сделаны из упругих материалов таких, чтобы силы упругости, возникающие при изгибе гибких частей электродов ЭМЕ при их притяжении друг к другу при сжатии ЭМЕ и препятствующие такому изгибу, были меньше силы электростатического притяжения электродов ЭМЕ в начале фазы их притяжения друг к другу и сжатия ЭМЕ, но также были достаточны для возврата ячеек внутреннего сжатия и ЭМЕ в исходное несжатое состояние.  ITEM 7. Electric capacitive machine with internal compression cells according to any one of the software. 1 - 6, characterized in that the flexible parts of the EME electrodes are made of elastic materials such that the elastic forces arising from the bending of the flexible parts of the EME electrodes when they are pulled together by compression of the EME and preventing such bending are less than the electrostatic attraction of the EME electrodes at the beginning of the phase of their attraction to each other and EME compression, but they were also sufficient to return the cells of internal compression and EME to the initial uncompressed state.
ПУНКТ 8. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что электроды ЭМЕ сделаны из упругих материалов или дополнительно содержат упругий материал, такие что силы упругости возникают при нахождении ячеек внутреннего сжатия в несжатом состоянии, и эти силы упругости стремятся перевести и зафиксировать ячейки сжатия электродов и ЭМЕ в сжатое состояние для работы ЭМЕ в режиме генератора. ITEM 8. Capacitive electric machine with internal compression cells to any of the PP. 1 - 6, characterized in that the EME electrodes are made of elastic materials or additionally contain an elastic material, such that the elastic forces arise when the internal compression cells are in an uncompressed state, and these elastic forces tend to translate and fix the compression cells of the electrodes and EME for EME operation in generator mode.
ПУНКТ 9. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия, по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пружинно- возвратный механизм, кинематически связывающий внешний механический привод и ЭМЕ между собою таким образом, чтобы создавать упругую силу, направленную против сжатия ЭМЕ, по величине не достаточную, чтобы это сжатие остановить, но достаточную, чтобы вернуть ЭМЕ в исходное несжатое состояние внутри рабочего цикла ЭМЕ, когда электроды ЭМЕ не заряжены или слабо заряжены.  ITEM 9. Capacitive electric machine with internal compression cells, according to any one of the software. 1 - 6, characterized in that it further comprises a spring-return mechanism kinematically connecting the external mechanical drive and the EME to each other so as to create an elastic force directed against the EME compression, the magnitude is not sufficient to stop this compression, but sufficient to return the EME to its original uncompressed state inside the EME duty cycle when the EME electrodes are not charged or weakly charged.
ПУНКТ 10. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что что состоит из нескольких ЭМЕ с ячейками внутреннего сжатия, объединенных в одно устройство последовательно друг за другом таким образом, чтобы подвижные части одного ЭМЕ были кинематически связаны подвижными частями предыдущего или следующего ЭМЕ.  ITEM 10. Capacitive electric machine with internal compression cells according to any one of paragraphs. 1 - 6, characterized in that it consists of several EMEs with internal compression cells, combined in a single device sequentially one after another so that the moving parts of one EME are kinematically connected by the moving parts of the previous or next EME.
ПУНКТ 1 1. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что состоит из двух ЭМЕ, кинематически связанных друг с другом, каждая из которых работает в противофазе с другой, то есть в момент времени, когда одна ЭМЕ находится в сжатом состоянии, другая ЭМЕ находится в исходном несжатом состоянии, и сжатие одной ЭМЕ приводит к переводу другой ЭМЕ в исходное несжатое состояние, что позволяет электродам ЭМЕ последовательно и многократно совершать поступательно-возвратные движения.  ITEM 1 1. Capacitive electric machine with internal compression cells according to any one of the software. 1 - 6, characterized in that it consists of two EMEs kinematically connected to each other, each of which works in antiphase with the other, that is, at the time when one EME is in a compressed state, the other EME is in its original uncompressed state, and compression of one EME leads to the transfer of another EME to the initial uncompressed state, which allows the EME electrodes to sequentially and repeatedly make translational-reverse movements.
ПУНКТ 12. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что состоит из нескольких ЭМЕ с ячейками внутреннего сжатия, объединенных в одно устройство так, что, все ЭМЕ имеют кинематическую связь с общим механическим приводом, и в любой момент времени эти ЭМЕ находятся в разных фазах своего рабочего цикла. ITEM 12. Electric capacitive machine with internal compression cells according to any one of the PP. 1 - 6, characterized in that it consists of several EMEs with internal compression cells combined in one device so that all EMEs have a kinematic connection with a common mechanical drive, and in any these EMEs are in different phases of their working cycle.
ПУНКТ 13. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит как минимум один электрический вентиль или выпрямитель, включенный в цепь подачи электрического питания на электроды ЭМЕ или включенный в цепь электрической нагрузки таким образом, чтобы максимально уменьшить или сделать невозможным ток в направлении, противоположном току источника питания или току нагрузки. ITEM 13. Capacitive electric machine with internal compression cells according to any one of the PP. 1 - 6, characterized in that it further comprises at least one electric valve or rectifier included in the circuit for supplying electric power to the electrodes of the EME or included in the circuit of the electrical load so as to minimize or make impossible the current in the direction opposite to the current of the power source or load current.
ПУНКТ 14. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия, по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что как минимум один электрод на поверхности контакта дополнительно содержит смазку или антиадгезионный слой, обладающие свойствами диэлектрика.  ITEM 14. Electric capacitive machine with internal compression cells, according to any one of the software. 1 to 6, characterized in that at least one electrode on the contact surface further comprises a lubricant or release layer having dielectric properties.
ПУНКТ 15. Электрическая машина емкостная с ячейками внутреннего сжатия по любому из ПП. 1 - 6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит основной механический привод ЭМЕ и один или два механических привода, называемые толкателями, кинематически связанные с ЭМЕ, у которых возможно поступательно-возвратное движение в двух направлениях: в основном направлении, движение вдоль которого или происходит под воздействием подвижных частей ЭМЕ, то есть концов или частей ЭМЕ, которые двигаются навстречу друг другу при сжатии ЯВС ЭМЕ вдоль основного направления этого сжатия, или передает движение подвижным частям ЭМЕ, и движении в боковом направлении, вдоль которого происходит перемещение конца толкателя по направлению к основному приводу ЭМЕ, при этом возможно два крайних положения конца толкателя: первое положение, когда толкатель или плотно прижат к основному приводу ЭМЕ, или находится в состоянии иной кинематической связи с основным приводом ЭМЕ, и второе положение, когда толкатель не имеет контакта и кинематической связи с основным приводом ЭМЕ; и при этом ЭМЕ содержит или еще одну или две вспомогательные ЭМЕ с ячейками внутреннего сжатия и/или содержит иное устройство, которые предназначены для перемещения конца толкателя по направлению к основному приводу ЭМЕ до достижения кинематической связи конца толкателя с основным приводом и для обратного перемещения конца толкателя до достижения отсутствия указанной выше кинематической связи. ITEM 15. Capacitive electric machine with internal compression cells according to any one of the PP. 1 to 6, characterized in that it further comprises a main mechanical drive EME and one or two mechanical drives, called pushers, kinematically connected with EME, which can be moved in and out in two directions: in the main direction, the movement along which or occurs under the action of the moving parts of the EME, that is, the ends or parts of the EME that move towards each other during compression of the EMF EME along the main direction of this compression, or transfers motion to the moving parts of the EME, and movement to the side the direction along which the end of the pusher moves towards the main drive of the EME, while two extreme positions of the end of the pusher are possible: the first position when the pusher is either pressed firmly against the main drive of the EME, or is in a state of a different kinematic connection with the main drive of the EME, and the second position, when the pusher has no contact and kinematic connection with the main drive of the EME; and in this case, the EME contains either one or two auxiliary EMEs with internal compression cells and / or contains another device that is designed to move the end of the pusher towards the main drive of the EME until the kinematic connection of the end of the pusher to the main drive and to reverse the end of the pusher before reaching the absence of the above kinematic connection.
ПУНКТ 16. Электрическая машина емкостная (ЭМЕ) с ячейками внутреннего сжатия по П. 15, отличающаяся тем, что состоит из нескольких ЭМЕ с ячейками внутреннего сжатия, объединенных в одно устройство так, что, все ЭМЕ имеют общий основной привод, и в любой момент времени эти ЭМЕ находятся в разных фазах своего рабочего цикла.  ITEM 16. An electric capacitive machine (EME) with internal compression cells according to Clause 15, characterized in that it consists of several EMEs with internal compression cells combined in one device so that all EMEs have a common main drive, and at any time These EMEs are in different phases of their working cycle.
PCT/RU2017/000943 2016-12-23 2017-12-18 Capacitive electrical machine with internal compression cells WO2018117908A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150955A RU2672099C2 (en) 2016-12-23 2016-12-23 Capacity electric machine (cme) with internal compression cells
RU2016150955 2016-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018117908A1 true WO2018117908A1 (en) 2018-06-28

Family

ID=62626865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000943 WO2018117908A1 (en) 2016-12-23 2017-12-18 Capacitive electrical machine with internal compression cells

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2672099C2 (en)
WO (1) WO2018117908A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705214C1 (en) * 2018-12-24 2019-11-06 Евгений Анатольевич Обжиров Capacitive electrical machine (cem) with galvanic decoupling

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU202291A1 (en) * А. Ф. Калганов , Ю. А. Корзенников ELECTROSTATIC GENERATOR
SU744877A1 (en) * 1978-01-09 1980-06-30 Институт математики СО АН СССР Electrostatic motor of reciprocal motion
JPH0947042A (en) * 1995-07-28 1997-02-14 Topcon Corp Electrostatic actuator
EP1174955A2 (en) * 2000-07-11 2002-01-23 Autonetworks Technologies, Ltd. Connector and connector structure
RU2374746C1 (en) * 2008-06-05 2009-11-27 Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук Electrostatic micro-, nanomotor
RU2603518C2 (en) * 2011-10-28 2016-11-27 Конинклейке Филипс Н.В. Pre-compressed cell of capacitance micro-processed converter with stressed layer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU51198A1 (en) * 1925-12-22 1936-11-30 М.М. Богословский Electrostatic machine
SU60935A1 (en) * 1939-07-14 1941-11-30 С.Ф. Постников Electrostatic generator
US3614481A (en) * 1969-06-16 1971-10-19 Robert B Halliday Electrostatic generator
SU1656647A1 (en) * 1988-12-27 1991-06-15 Л Б. Куликов Electrostatic capacitance d c oscillator
RU2075154C1 (en) * 1993-07-07 1997-03-10 Борис Петрович Феоктистов Capacitance electrostatic generator
RU2231207C2 (en) * 2001-09-20 2004-06-20 Данилов Сергей Иванович Electrostatic generator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU202291A1 (en) * А. Ф. Калганов , Ю. А. Корзенников ELECTROSTATIC GENERATOR
SU744877A1 (en) * 1978-01-09 1980-06-30 Институт математики СО АН СССР Electrostatic motor of reciprocal motion
JPH0947042A (en) * 1995-07-28 1997-02-14 Topcon Corp Electrostatic actuator
EP1174955A2 (en) * 2000-07-11 2002-01-23 Autonetworks Technologies, Ltd. Connector and connector structure
RU2374746C1 (en) * 2008-06-05 2009-11-27 Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук Electrostatic micro-, nanomotor
RU2603518C2 (en) * 2011-10-28 2016-11-27 Конинклейке Филипс Н.В. Pre-compressed cell of capacitance micro-processed converter with stressed layer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2672099C2 (en) 2018-11-12
RU2016150955A (en) 2018-06-26
RU2016150955A3 (en) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6330918B2 (en) Driving device and manufacturing method thereof
US20140175941A1 (en) Variable capacitive electrostatic machinery with macro pressure-gap product
US8710793B2 (en) Electrical converter with variable capacitor
EP2452426B1 (en) Transformer and priming circuit therefor
KR20030007429A (en) Composite Piezoelectric Transformer
JPH1198868A (en) Electrostatic power generation device
JP2014168376A (en) Displacement amplifier, method of controlling displacement direction of displacement amplifier, and rotation actuator
KR20120083468A (en) Electrostatic induction power generator
JP2013198314A (en) Vibration power generator
US4952836A (en) Piezoelectrostatic generator
US5268611A (en) Anisotropic transducer
RU2672099C2 (en) Capacity electric machine (cme) with internal compression cells
CN104953785A (en) Energy harvester
WO2018106147A1 (en) Capacitive electrical machine with tensioned electrodes
CN106953540B (en) Piezoelectric vibrator, driver and micropositioner including the piezoelectric vibrator
Bonci et al. Simulation analysis and performance evaluation of a vibratory feeder actuated by dielectric elastomers
JP2018535544A (en) Piezoelectric transformer
JP5863705B2 (en) Electrostatic transformer
CN112787544B (en) Staggered four-foot driving piezoelectric stepping linear motor
RU2705214C1 (en) Capacitive electrical machine (cem) with galvanic decoupling
JPS5921673B2 (en) Piezoelectric drive device
RU2640194C1 (en) Capacity electric machine (cem) of planar type
RU2458451C1 (en) Method of electromechanical conversion of power
RU209587U1 (en) Capacitive-type generator with galvanic isolation and plane-parallel shift of electrodes
JPS59175532A (en) Piezoelectric relay

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17882919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17882919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1