Магнітоелектричний мотор-генератор-стартер

Реферат: Магнітоелектричний мотор-генератор-стартер містить корпус із немагнітного матеріалу з щонайменше частково розташованою в ньому щонайменше однією індуктивною котушкою, витки якої щонайменше частково охоплюють сердечник, причому сердечник сполучений з зовнішньою обоймою щонайменше одного підшипника, внутрішня обойма якого частково сполучена з корпусом, а витки індуктивної котушки розташовані щонайменше частково по периметру внутрішньої обойми підшипника з утворенням обмотки, яка одночасно охоплює сердечник та внутрішню обойму підшипника з утворенням зазору між зовнішньою поверхнею сердечника та внутрішньою поверхнею частини котушки. UA 106654 U про видачу патенту: UA 106654 U UA 106654 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема до пристроїв, призначених для перетворення механічної енергії руху у електричний струм та навпаки, та може бути використана як електродвигун або як генератор, або як стартер, або як комбінація зазначених пристроїв. Принцип роботи подібних пристроїв оснований на генерації магнітного поля, яке змінюється просторово при обертовому русі сердечника відносно обмотки індукційної котушки або навпаки, подібно до роботи асинхронного двигуна. Заявнику відомо аналогічні пристрої, серед яких найближчими є наступні. Відомо лінійний електричний генератор за патентом RU 101 881 U1 на корисну модель, опублікований 27.01.2011 р., що містить циліндричний корпус з магнітом'якого заліза, розміщений всередині нього каркас з немагнітного матеріалу з розташованими на ньому в ряд кільцевими індуктивними котушками, розділеними щічками та магнітний сердечник як мінімум з двома постійними магнітами з осьової намагніченістю. Постійні магніти мають дискову форму, розміщені всередині циліндра з немагнітного матеріалу із зазором щодо один одного і зустрічним розташуванням однойменних магнітних полюсів та мають можливість вільного зворотно-поступального переміщення всередині каркаса з кільцевими індуктивними котушками. Недоліком відомого лінійного електричного генератора є відносно низький ККД обумовлений досить великою кількістю елементів конструкції, які передають рух, що також призводить до її ускладнення та зниження надійності роботи пристрою. За прототип прийнято мотор-генератор для генерування електричної енергії, який містить корпус із немагнітного матеріалу з розташованою усередині щонайменше однією індуктивною котушкою, витки якої щонайменше частково охоплюють магнітний сердечник з щонайменше двома постійними магнітами (патент України № 102808 на винахід, опублікований 12.08.2013 р.). Мотор-генератор додатково містить двополюсний ротор-індуктор, який розташований усередині магнітного сердечника та сполучений із зовнішнім приводом з можливістю обертання навколо власної осі, що створює додатковий обертаючий момент до зовнішнього приводу. Застосування прототипу дозволяє збільшити ККД мотора-генератора та зменшити потужність зовнішнього приводу, необхідну для його обертального руху. Недоліком описаного пристрою є застосування ротора-індуктора для передачі руху від/до магнітного сердечника, що призводить до збільшення вагогабаритних показників пристрою та зменшення його надійності, а також зменшує ККД. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності і технологічності виготовлення конструкції мотор-генератора-стартера з одночасним підвищенням його енергетичних і експлуатаційних характеристик за рахунок зміни конфігурації магнітного сердечника та індукційної котушки та їх взаємне розташування, а також зміни способу відведення/підведення крутного моменту магнітного сердечника. Поставлена задача вирішується таким чином, що у відомому мотор-генераторі-стартері, який містить корпус із немагнітного матеріалу з щонайменше частково розташованою в ньому щонайменше однією індуктивною котушкою, витки якої щонайменше частково охоплюють магнітний сердечник з щонайменше з одним постійним магнітом, відповідно до корисної моделі, магнітний сердечник сполучений з зовнішньою обоймою щонайменше одного підшипника, внутрішня обойма якого частково сполучена з корпусом, а витки індуктивної котушки розташовані щонайменше частково по периметру внутрішньої обойми підшипника з утворенням обмотки, яка одночасно охоплює магнітний сердечник та внутрішню обойму підшипника з утворенням зазору між зовнішньою поверхнею магнітів та внутрішньою поверхнею частини котушки, розташованої у корпусі, яка щонайменше частково охоплює магнітний сердечник, при цьому мотор-генератор-стартер додатково містить привідний вал, сполучений з щонайменше одним постійним магнітом, орієнтованим різнойменними полюсами до магнітного сердечника співвісно останньому. При цьому мотор-генератор-стартер може додатково містити вал, на якому розташовано внутрішню обойму підшипника. У цьому випадку вал може бути сполучений з корпусом. Також привідний вал може бути встановлений у корпусі за допомогою щонайменше одного підшипника. При цьому, як підшипники можуть бути використані підшипники з немагнітного матеріалу, наприклад, керамічні. При цьому магнітний сердечник може бути виконаний з можливістю обертання навколо своєї осі. Як варіант, індуктивна котушка може бути виконана з можливістю обертання навколо своєї осі. 1 UA 106654 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У цьому випадку мотор-редуктор може додатково містити засіб подачі струму на індуктивну котушку, який включає колектор та щітки, встановлені у корпусі. Також магнітний сердечник може бути виконаний у формі кільця. Технічний результат, який досягається використанням корисної моделі, переважно полягає у тому, що: - підвищується ККД пристрою за рахунок уникнення конструктивних елементів передачі поступального руху та зменшення конструктивних елементів передачі обертального руху від магнітного сердечника до привідного механізму та навпаки, в залежності від роботи моторгенератора-стартера, а також завдяки утворенню зазору між зовнішньою поверхнею магнітів та внутрішньою поверхнею частини котушки, розташованої у корпусі, що дозволяє зменшити втрати на тертя та забезпечити обертання магнітного сердечника, - підвищується надійність роботи пристрою за рахунок передачі обертального руху від магнітного сердечника до привідного механізму через постійний магніт, орієнтований різнойменними полюсами до магнітного сердечника, - утворений зазор між зовнішньою поверхнею магнітів та внутрішньою поверхнею частини котушки, розташованої у корпусі, дозволяє магнітному сердечнику проходити через індуктивну котушку. Корисну модель проілюстровано прикладом здійснення мотор-генератора-статора та способом його експлуатації, а також відповідними кресленнями, де: - на фіг. 1 показано запропонований мотор-генератор-статор, вигляд збоку у розрізі, - на фіг. 2 показано вигляд А на фіг. 1. Надані приклади і креслення не обмежують прав за корисною моделлю та можливі інші варіанти його здійснення відповідно до наведених суттєвих ознак, а тільки пояснюють корисну модель та підтверджують можливість її здійснення згідно із зазначеними вище ознаками. Мотор-генератор-стартер містить корпус 1 із немагнітного матеріалу, магнітний сердечник 2, підшипник 3, котушку 4, привідний вал 5, постійний магніт 6 та підшипник привідного валу 7. Корпус 1 може мати циліндричну форму, усередині якої розташовані щонайменше магнітний сердечник 2, підшипник 3 та котушка 4. Як магнітний сердечник 2 може бути використано один постійний магніт Магнітний сердечник 2 може бути виконаний як кільце та встановлений на зовнішній обоймі підшипника 3. Внутрішня обойма підшипника 3 сполучена з корпусом 1. Витки обмотки котушки 4 розташовані по периметру кільця магнітного сердечника 2 та можуть проходити через внутрішню обойму підшипника 3 або через його посадочне місце, або через вал. Також у випадку виконання котушки 4 рухомою, а магнітного сердечника 2 нерухомим, пристрій додатково може бути обладнаний колектором та щітками для подання електричного струму на котушку 4 (на фігурах не показано). Також передачу струму на рухому котушку 4 може бути виконана бездротовим способом, наприклад, через електромагнітну індукцію або електромагнітний резонанс. У цьому випадку мотор-редуктор може мати другу передавальну котушку додатково до котушки 4 для прийняття електричного струму бездротовим способом, яка розташована котушки 4. Як варіант, мотор-генератор стартер додатково може мати вал 8, на якому розташовано внутрішню обойму підшипника 3 та який може бути закріплено на корпусі 1. У корпусі 1 також розташовано привідний вал 5, який обертається за допомогою підшипника 7, закріпленого у корпусі 1. На привідному валу розташовано постійний магніт 6 з полюсами, розташованими взаємопротилежно відповідним полюсам магнітного сердечника 2 та співвісно йому. Привідний вал 5 та постійний магніт 6 можуть бути відділені від магнітного сердечника 2 та котушки 4 перегородкою 9, розташованою у корпусі 1. Мотор-генератор-стартер може мати декілька котушок 4, обмотки яких розташовані по периметру магнітного сердечника 2 через внутрішню обойму підшипника 3 або через його посадочне місце, або через вал. Переважно підшипники 3 та 6 виконані з немагнітного матеріалу, наприклад, це можуть бути керамічні підшипники, для того, щоб уникнути ефекту "магнітного залипання", тобто при співпадінні постійних магнітів за рахунок сил тяжіння виникає великий момент опору обертанню магнітного сердечника 2 та/або привідного вала 5, що знижує ККД та може призвести до зупинки обертання зазначених елементів. Інші конструктивні елементи корпусу 1 переважно також мають бути виконані з немагнітного матеріалу, наприклад, латуні тощо. Використовують заявлений пристрій наступним чином. 2 UA 106654 U 5 10 15 Наприклад, виконують мотор-генератор-стартер з рухомим магнітним сердечником 2. У цьому випадку його магнітне поле буде виходити за нерухому котушку 4. При обертанні привідного валу 5 у підшипнику 7 та разом з ним постійного магніту 6 досягають взаємодії протилежним магнітних полів постійного магніту 6 та магнітного сердечника 2, за рахунок чого останній обертається разом з привідним валом 5 усередині обмоток котушки 3, що призводить до виникнення ЕРС у її обмотках і виробництва електроенергії безпосередньо від обертового руху та роботи пристрою у режимі генератора. При поданні електричного струму на обмотки котушки 3 за рахунок індукції виникає магнітне поле, яке взаємодії з магнітним полем магнітного сердечника 2 та також виникає ЕГС, яка здійснює обертальний рух магнітного сердечника 2 навколо своєї осі і, відповідно, обертання постійного магніту 6 з привідним валом 5, від якого вже відводиться крутний момент при роботі пристрою як мотора. Заявлений пристрій також може бути використаний як стартер з принципом роботи, аналогічним описаному вище. Також такий мотор-генератор-старте може бути використаний як окремий пристрій, наприклад, як генератор, стартер, електродвигун або як комбінація зазначених пристроїв з окремим корпусом 1, або може бути використаний у складі іншого пристрою як складова частина. Заявлена корисна модель дозволяє підвищити надійність і технологічність виготовлення конструкції мотор-генератора-стартера з одночасним підвищенням його енергетичних і експлуатаційних характеристик. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 50 1. Магнітоелектричний мотор-генератор-стартер, який містить корпус із немагнітного матеріалу з щонайменше частково розташованою в ньому щонайменше однією індуктивною котушкою, витки якої щонайменше частково охоплюють сердечник, який відрізняється тим, що сердечник сполучений з зовнішньою обоймою щонайменше одного підшипника, внутрішня обойма якого частково сполучена з корпусом, а витки індуктивної котушки розташовані щонайменше частково по периметру внутрішньої обойми підшипника з утворенням обмотки, яка одночасно охоплює сердечник та внутрішню обойму підшипника з утворенням зазору між зовнішньою поверхнею сердечника та внутрішньою поверхнею частини котушки. 2. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що має магнітний сердечник з щонайменше з одним постійним магнітом, магнітний сердечник сполучений з зовнішньою обоймою щонайменше одного підшипника. 3. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що містить привідний вал, сполучений з щонайменше одним постійним магнітом, орієнтованим різнойменними полюсами до магнітного співвісно останньому. 4. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить вал, на якому розташовано внутрішню обойму підшипника. 5. Мотор-генератор-стартер за п. 2, який відрізняється тим, що вал сполучений з корпусом. 6. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що привідний вал встановлений у корпусі за допомогою щонайменше одного підшипника. 7. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що як підшипники використано підшипники з немагнітного матеріалу, наприклад керамічні. 8. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що магнітний сердечник виконаний з можливістю обертання навколо своєї осі. 9. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що індуктивна котушка виконана з можливістю обертання навколо своєї осі. 10. Мотор-генератор-стартер за п. 7, який відрізняється тим, що додатково містить засіб подачі струму на індуктивну котушку, який включає колектор та щітки, встановлені у корпусі. 11. Мотор-генератор-стартер за п. 1, який відрізняється тим, що магнітний сердечник виконаний у формі кільця. 3 UA 106654 U 4 UA 106654 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5