Електромагнітний двигун

Електромагнітний двигун, що містить ротор з рівномірно і радіально розташованими по колу постійними магнітами і статор, який відрізняється тим, що в конструкцію двигуна введені 4N поляризованих електромагніти, що розташовані на статорі радіально і рівномірно по колу, число постійних магнітів ротора складає 2N, кожний з поляризованих електромагнітів статора містить магнітопровід із двома паралельними гілками, до торців магнітопроводу примикає підковоподібний постійний магніт, однойменні полюси постійних магнітів ротора і постійних магнітів поляризованих електромагнітів статора обернені один до одного, на одній гілці магнітопровода, що не має повітряного зазору, розташована робоча обмотка електромагніта, на іншій, що має повітряний зазор - полюсні наконечники з компенсаційними обмотками, у повітряних зазорах полюсних наконечників розміщений ротор, постійні магніти ротора виконані у вигляді тонких пластин з рідкоземельних матеріалів і намагнічені аксіально, робочі і компенсаційні обмотки статора з'єднані по чотирифазній схемі і підключені до комутатора. Запропонована корисна модель відноситься до галузі електротехніки, а саме до електромагнітних двигунів і може знайти застосування в різних галузях промисловості, де застосовуються електроприводи з електромагнітними двигунами, а разом з відомими електричними генераторами може використовуватися в автономних джерелах електроенергії і/чи механічної енергії обертального руху. Відомий безконтактний електромагнітний двигун малої потужності, призначений для приводу стрічкопротягувальних механізмів касетних магнітофонів, що складається з безконтактного двигуна перемінного струму з якірними обмотками, розташованими на шихтованому статорі, постійного магніту збудження на роторі і напівпровідникового комутатора, що здійснює комутацію струму в якірних обмотках за допомогою датчика положення ротора, що конструктивно входить до складу двигуна, на вхід комутатора подається напруга живлення, а його вихід підключений до якірних обмоток, [Хрущев В. В. Электрические машины систем автоматики. - П.: Энергоатомиздат, 1985. - с. 144, рис.6-10]. Загальними ознаками відомого і запропонованого двигунів є наявність електромагнітних обмоток на статорі і постійних магнітів на роторі. Однак відсутність постійних магнітів на статорі не дозволяє використовувати їхню енергію для збільшення сил взаємодії між статором і ротором, і тому ККД відомого двигуна невеликий. Відомий безконтактний двигун постійного струму для слідкуючого електропривода, що має статор з якірною трифазною обмоткою, підключеною до напівпровідникового комутатора і чотириполюсний індуктор на роторі, що складається з призматичних радіальне намагнічених магнітів, двигун підключається до джерела струму через напівпровідниковий комутатор, керування яким здійснює датчик положення ротора, [Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: Высшая школа, 1985. - с. 168, рис.5-21]. Загальними ознаками відомого і запропонованого двигунів є наявність електромагнітних обмоток на статорі і постійних магнітів на роторі. Однак відсутність постійних магнітів на статорі приводить до того, що ККД відомого двигуна недостатньо високий. Найбільш близьким по технічній сутності є електромагнітний двигун, що містить ротор барабанного типу і статор, на яких рівномірно по колу встановлені постійні магніти, на торцях постійних магнітів статора розміщені радіально спрямовані електромагніти, з'єднані з комутатором, на роторі CD CO CO CD 11336 розміщені N+1 постійних магнітів, число постійних магнітів статора складає N, постійні магніти ротора встановлені з нахилом 1-75° у площині, перпендикулярній вісі двигуна так, що вектор сили взаємодії постійних магнітів ротора і статора спрямований в напрямку обертання ротора [патент RU 2176845 С1, H02D021/14, 37/14, 29/00 от 14.07.2000г.] Загальними ознаками відомого і запропонованого двигунів є наявність ротора з радіально і рівномірно розташованими по колу постійними магнітами і статора з розміщеними на ньому постійними магнітами. Однак відсутність паралельних гілок у магнітопроводах електромагнітів статора, здатних складати магнітні потоки, не дозволяє повною мірою використовувати енергію його постійних магнітів, необхідну для збільшення сил взаємодії між статором і ротором. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції двигуна, шляхом встановлення на статорі поляризованих електромагнітів з паралельними магнітними ланцюгами замість наявних постійних магнітів і електромагнітів, що дозволить найбільш повно використовувати магнітну енергію і максимально скомпенсувати властиві електричним двигунам втрати. Досягаємий при цьому технічний результат полягає в збільшенні ККД двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що в електромагнітному двигуні, що містить ротор з рівномірно і радіально розташованими по колу постійними магнітами і статор, відповідно до корисної моделі, у конструкцію двигуна введені 4N поляризованих електромагніти, що розташовані на статорі радіальне і рівномірно по колу, число постійних магнітів ротора складає 2N, кожний з поляризованих електромагнітів статора містить магнітопровод із двома паралельними гілками, до торців магнітопроводу примикає підковоподібний постійний магніт, однойменні полюси постійних магнітів ротора і постійних магнітів поляризованих електромагнітів статора обернені один до одного, на одній гілці магнітопроводу, що не має повітряного зазору, розташована робоча обмотка електромагніта, на іншій, що має повітряний зазор - полюсні наконечники з компенсаційними обмотками, у повітряних зазорах полюсних наконечників розміщений ротор, постійні магніти ротора виконані у виді тонких пластин з рідкоземельних матеріалів і намагнічені аксіально, робочі і компенсаційні обмотки статора з'єднані по чотирифазній схемі і підключені до комутатора. Використання в статорі поляризованих електромагнітів з паралельними магнітними ланцюгами забезпечує підсумовування однакових за величиною і зустрічне спрямованих магнітних потоків постійних магнітів і електромагнітів у полюсних наконечниках статора. Використання в роторі постійних магнітів з рідкоземельних матеріалів дозволяє зменшити їхню товщину, що приводить до зменшення величини робочого повітряного зазору між полюсними наконечниками статора і тим самим сприяє збільшенню магнітного потоку на статорі. Пропоновані зміни в конструкції двигуна дозволяють збільшити сили взаємодії між магнітними потоками статора і ротора, що компенсує електрома гнітні втрати, властиві електродвигунам, і приводить до збільшення ККД. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 представлена схема електромагнітного двигуна, а на Фіг.2 представлений поперечний розріз поляризованого електромагніта статора. Електромагнітній двигун містить ротор 1, на якому рівномірно по колу розміщено 2N - аксіальне намагнічених постійних магнітів 2 з рідкоземельних матеріалів у виді тонких пластин, статор 3, із закріпленими на ньому рівномірно розташованими 4N поляризованими електромагнітами 4, обмотки яких за багатофазною схемою підключені до комутатора, (див. Фіг.1). Електронний комутатор і датчик положення ротора не приведені на кресленнях, тому що не відносяться до конструкції двигуна і не мають відношення до сутності корисної моделі. Кожен поляризований електромагніт 4 статора З (див. Фіг.2) складається з магнітопроводу 5, що має у своїй центральній частині дві паралельних гілки. Одна гілка магнітопроводу 5 містить робочу обмотку 6, а друга - полюсні наконечники 7. На полюсних наконечниках 7 розміщені компенсаційні обмотки 8, у повітряних зазорах яких розташовується ротор 1 з постійними магнітами 2. До торців магнітопроводу 5 примикає підковоподібний постійний магніт 9. Однойменні полюси постійних магнітів 2 ротора 1 і постійних магнітів 9 поляризованих електромагнітів 4 статора 3 спрямовані зустрічне. Виводи компенсаційних обмоток 8 поляризованих електромагнітів 4 з'єднані послідовно і згруповані у фази Ф1 і ФЗ, а робочі обмотки 6 поляризованих електромагнітів 4 аналогічно з'єднані і згруповані у фази Ф2 і Ф4. Інші виводи усіх фаз підключені до загального нульового проводу. Необхідні для роботи двигуна величини магнітних потоків у магнітопроводах 5 забезпечуються намотувальними даними компенсаційних обмоток 8 і робочих обмоток 6 поляризованих електромагнітів 4 статору 3. Електромагнітний двигун працює таким чином. Роботу електромагнітного двигуна розглянемо на прикладі з чотирма постійними магнітами 2 на роторі 1 і вісьма поляризованими електромагнітами 4 на статорі 3. При знеструмленому двигуні магнітний потік кожного постійного магніту 9 поляризованих електромагнітів 4 статора 3 замикається через дві паралельні гілки магнітопроводу 5 з різним магнітним опором, тому що одна гілка не має повітряного зазору, а друга має повітряний зазор між полюсними наконечниками 7. При цьому магнітний потік у гілці з повітряним зазором у сотні разів менше магнітного потоку в гілці без повітряного зазору. Між магнітними потоками постійних магнітів 2 ротора 1 і полюсними наконечниками 7 поляризованих електромагнітів 4 статора 3 діють сили відштовхування, тому що їхні однойменні полюси звернені один до одного. Ці сили, обумовлені величиною магнітної енергії постійних магнітів 9 поляризованих електромагнітів 4 статора 3, утримують постійні магніти 2 ротора 1 у середньому положенні між сусідніми поляризованими електромагнітами 4. Підключення комутатором компен 11336 саційних обмоток 8, наприклад, фази Ф1, до джерела живлення створює в полюсних наконечниках 7 магнітний потік, спрямований зустрічне наявному магнітному потоку, від постійних магнітів 9 поляризованих електромагнітів 4 статора 3 При рівності цих магнітних потоків, забезпеченій параметрами компенсаційних обмоток 8, сумарний магнітний потік від постійних магнітів 9 і компенсаційних обмоток 8 між полюсними наконечниками 7 буде дорівнювати нулю При цьому виникнуть сили притягання між постійними магнітами 2 ротора 1 і полюсними наконечниками 7 магнітопроводів 5 поляризованих електромагнітів 4 статора 3, що приводить до руху ротора 1 Коли ПОСТІЙНІ магніти 2 ротора 1 займають положення строго між полюсними наконечниками 7, компенсаційні обмотки 8 фази Ф1 відключаються від джерела живлення У момент після виходу постійних магнітів 2 ротора 1 із середнього положення зони полюсних наконечників 7, комутатором до джерела живлення підключаються робочі обмотки 6 поляризованих електромагнітів 4 статора 3 фази Ф2 При цьому однакові за величиною і зустрічне спрямовані магнітні потоки постійних магнітів 9 і робочих обмоток 6 з такими параметрами, що забезпечують необхідну рівність магнітних потоків, сумуються в полюсних наконечниках 7 поляризованих електромагнітів 4 статора 3, і на ПОСТІЙНІ магніти 2 ротора 1 починають діяти сили відштовхування, спрямовані убік обертання ротора 1 У момент часу, коли ПОСТІЙНІ магніти 2 ротора 1 досягають середнього положення між наступною парою поляризованих електромагнітів 4 статора 3, робочі обмотки 6 фази Ф2 відключаються і підключаються компенсаційні обмотки 8 фази ФЗ Далі цикл повторюється для наступних пар фаз Фіг 2 Комп'ютерна верстка В Мацело Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680 Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601