Электрическая машина (варианты)

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам, которые могут быть использованы в качестве двигателей и/или генераторов переменного или постоянного тока в промышленности и быту. Электрическая машина содержит корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора, один из которых выполнен в виде одной и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый электромагнит состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки. Второй индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных магнитов или электромагнитов, состоящих из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки. Каждая пара магнитов и/или электромагнитов магнитных индукторов одним полюсом закреплена на магнитопроводящем основании таким образом, что свободные полюса одного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам второго магнитного индуктора, причем магнитопроводящее основание каждого индуктора выполнено изолированным от корпуса.

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам, которые могут быть использованы в качестве двигателей и/или генераторов переменного или постоянного тока в промышленности и быту.

Известны генераторы электрического тока, дающие возможность производить электроэнергию при определенных условиях, а именно, генератор должен содержать статор, ротор, в пазах которых производится намотка и укладка соответствующего числа и определенной формы роторных и статорных обмоточных витков провода соответствующего сечения (RU 2112308).

Недостатком таких генераторов являются низкие физико-технические и механические показатели.

Известен электропривод, содержащий корпус с крышкой, электромотор, содержащий магнитопроводящий ротор, редуктор, закрепленный на валу электромотора и через высокоскоростные подшипники редуктора передающий вращение на выходной вал, выполнен планетарно-циклоидным, магнитопроводящий ротор выполнен в виде пружины, сваренной в общую конструкцию, образующую тор, магнитопривод электромотора имеет по всей боковой периферии круговые пазы, повторяющие круговой профиль витков пружины, и выполняет функцию неподвижного колеса ПЦР, функцию подвижного колеса которого выполняет постоянный магнит с круговьми пазами, повторяющими круговой профиль витков пружины, рабочий магнитный поток передается от статора на постоянный магнит выходного вала через контакт магнитопроводящего зацепления статора и ротора (RU 2206805 С2, 20.06.2003).

Недостатком данной конструкции является сложность изготовления.

Известен электромагнитный преобразователь, содержащий источник питания, якорь с коллектором и электрическими щетками, закрепленный на валу, окружающий его магнитный индуктор с коллектором, расположенный на валу (RU 2083051 С1, 27.06.1997).

Недостатками этой конструкции являются малые выходные параметры машины при громоздкости и сложности конструкции.

Известна электрическая машина, содержащая корпус, источник питания, якорь, закрепленный на валу и имеющий коллектор и электрические щетки, два магнитных индуктора с коллекторами, закрепленные на своих валах, причем магнитные индукторы

расположены со стороны торцов якоря оппозитно друг другу. (RU 2005134273, 20.05.2007).

Недостатком этой конструкции является наличие якоря, для изготовления которого необходимы приспособления, усложняющие технологию производства, а также отсутствие магнитопроводящего устройства, что не позволяет создать направленного магнитного потока.

Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в максимальной экономии и/или в максимальном производстве электроэнергии и/или механической энергии в процессе работы электрооборудования при использовании электрической машины как генератора и/или как электродвигателя, а также упрощение производства, так как в данной конструкции отсутствует якорь.

Указанный технический результат достигается тем, что электрическая машина, содержащая корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора с коллекторами, согласно полезной модели, магнитные индукторы выполнены в виде одной и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый электромагнит состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, каждая пара электромагнитов магнитных индукторов одним полюсом закреплена на магнитопроводящем основании таким образом, что свободные полюса одного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам второго магнитного индуктора, причем магнитопроводящее основание каждого индуктора выполнено изолированным от корпуса.

Электрическая машина может содержать дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый из которых состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов.

Дополнительный магнитный индуктор может быть выполнен из одной и более пар разнополюсных магнитов, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов. В варианте с дополнительным магнитным индуктором первый и второй

магнитные индукторы могут быть соединены между собой одним валом или дифференциалом.

В электрической машине по первому варианту исполнения магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор являются статорами или роторами.

Магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор также могут быть закреплены на своих валах.

Электрическая машина по второму варианту исполнения, содержит корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора с коллекторами, согласно полезной модели, один магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных электромагнитов, состоящих из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, а второй магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных магнитов, причем каждая пара электромагнитов и каждая пара магнитов магнитных индукторов одним полюсом закреплены на магнитопроводящем основании таким образом, что свободные полюса одного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам второго магнитного индуктора, причем магнитопроводящее основание каждого индуктора выполнено изолированным от корпуса.

Электрическая машина по второму варианту исполнения может содержать дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый из которых состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов.

Магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор по любому варианту исполнения являются статорами или роторами в любой комбинации.

Магнитные индукторы в вариантах исполнения с дополнительным магнитным индуктором могут быть соединены между собой одним валом или через дифференциал.

Магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор могут быть закреплены на своих валах.

Индукторы в заявленной электрической машине имеют возможность вращения друг относительно друга.

Дополнение электрической машины еще одним магнитным индуктором позволяет в несколько раз увеличить ее производительность, в том числе и крутящий момент по сравнению с обычным электродвигателем.

Физический принцип действия любой электрической машины основан на явлении возникновения ЭДС индукции в рамке из проводника (или якоре) при вращении ее в электромагнитном поле, которое создается с помощью магнитного индуктора (разнополюсный магнит). Физический принцип предложенной модели электрической машины заключается в том, что взаимодействие происходит между магнитными полями, создаваемыми магнитными индукторами, что позволяет экономить энергию, затрачиваемую на вращение якоря, в сравнении с традиционными машинами.

Выполнение электрической машины в виде двух магнитных индукторов вовсе не усложняет устройство, так как для их изготовления не требуется дополнительных мощностей, а используется уже имеющееся оборудование, и достигаемый при работе получаемого устройства технический результат во много раз превосходит те малые затраты, которые идут на его изготовление, а именно, малая себестоимость заявленных устройств и получаемые высокие выходные параметры машины.

Заявленный вариант электрической машины при потреблении такой же мощности, какую потребляют известные электрические машины, выходная мощность в заявленной электромашине будет примерно в несколько раз больше, чем в известных, так как задействованы электромагнитные поля, создаваемые каждым магнитным индуктором, входящим в конструкцию, и их взаимодействие между собой позволяет увеличить (или достичь максимума) выходную энергию, механическую (при использовании электрической машины в качестве электродвигателя) или электрическую (при использовании в качестве генератора) в зависимости от назначения машины.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена схема электрической машины с магнитными индукторами в виде нескольких пар сердечников, на фиг.2 - вариант машины с дополнительным магнитным индуктором в виде нескольких пар сердечников, на фиг.3 - стрелками показано распределение магнитного потока между сердечниками магнитных индукторов, на фиг.4 - электрическая машина по второму варианту исполнения с магнитным индуктором в виде пар разнополюсных магнитов.

На чертежах устройство показано со снятым корпусом.

Устройство содержит источник питания, магнитные индукторы 1 и 2 с коллекторами, с помощью которых создается магнитное поле. Магнитные индукторы

расположены соосно и последовательно друг с другом. В первом варианте исполнения магнитные индукторы представляют собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов в виде сердечников 3 с индукционными катушками 4, подключаемыми к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга (фиг.1). Сердечники магнитных индукторов 1 и 2 одним полюсом электромагнитов крепятся на магнитопроводящем основании 5 таким образом, что свободные полюсы одного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам другого магнитного индуктора. Магнитопроводящее основание 5 выполнено изолированным от корпуса электромашины. Магнитопроводящее основание позволяет равномерно распределять магнитный поток между сердечниками магнитных индукторов. Каждый индуктор может быть закреплен на своем валу, если они выполняют роль ротора, либо могут крепиться на корпусе через изолирующий материал, если выполняют роль статора. Каждый индуктор может содержать разное количество индукционных катушек 4 различной формы и конфигурации, разного размера, обмотка катушек индуктивности может иметь различное количество витков и может быть выполнена из проводника разного диаметра и материала. Данные параметры индуктора варьируются в зависимости от получения желаемых выходных параметров электрической машины (выходная мощность, сопротивление, сила тока и т.п.). Обмотки индукционных катушек подключены к источникам питания и/или к источникам потребления энергии.

Электрическая машина может использоваться как двигатель (постоянного или переменного тока) и/или генератор переменного или постоянного тока.

На фиг.2 электрическая машина содержит дополнительный магнитный индуктор 6, расположенный между первым 1 и вторым 2 магнитными индукторами последовательно и соосно с ними. Дополнительный магнитный индуктор может быть ротором или статором, и крепится на своем валу (если выполняет роль ротора), либо на корпусе через изолирующий материал (если, например, выполняет роль статора). Дополнительный магнитный индуктор представляет собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый из которых состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, или может быть выполнен в виде одной и более пар ранополюсных постоянных магнитов Дополнительный магнитный индуктор

располагается в электрической машине так, что полюса его электромагнитов или магнитов направлены к свободным полюсам первого и второго магнитных индукторов. Такая конструкция электрической машины как на фиг.2 позволяет задействовать магнитные поля, образуемые магнитными индукторами 1, 2 и 6. Это в свою очередь увеличивает значения выходных параметров как электродвигателя, так и генератора.

Во втором варианте исполнения электрической машины один магнитный индуктор 1 выполняют из одной и более пар разнополюсных электромагнитов в виде сердечников 3 с индукционными катушками 4, а второй магнитный индуктор 2 выполняют из одной и более пар разнополюсных магнитов 7 (фиг.4). В этом варианте электрической машине один из магнитных индукторов является переменным, электрическим, а второй постоянным. Данный вариант машины может быть также выполнен с дополнительным магнитным индуктором с коллектором, представляющим собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый из которых состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов.

В электромашине с дополнительным магнитным индуктором в любом варианте исполнения основные магнитные индукторы могут соединяться между собой одним валом (в данном случае индукторы вращаются в одном направлении) или через дифференциал (индукторы вращаются в разных направления).

В электрической машине в любом заявленном исполнении магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор могут быть закреплены на своих валах.

Если магнитные индукторы или дополнительный магнитный индуктор выполняют роль статора то они могут крепиться на корпусе через изолирующий материал.

Количество индукционных катушек на сердечниках магнитных индукторов 1, 2 и 6 может быть разным (одна и более), количество витков катушек и толщина проводника из любого материала могут быть как одинаковыми у всех катушек, так и разными в любой комбинации.

Пример использования машины в качестве электродвигателя.

При использовании заявленной электрической машины в качестве электродвигателя к выходным валам машины (валам магнитных индукторов) подключаются любые потребители механической энергии. При подключении электрической машины к источнику питания возникает электрический ток, создается магнитное поле между индукторами. Под воздействием создаваемых магнитных полей приводятся в движение валы, соединенные с потребителями, то есть электрическая энергия преобразуется в механическую.

То есть, при одном источнике электроэнергии можно подключить несколько потребителей механической энергии, причем количество потребляемой ими электроэнергии будет равно количеству потребляемой энергии одним потребителем, подключенным к обычному электродвигателю (с якорем и одним магнитным индуктором).

Использование данной электрической машины в качестве электродвигателя позволяет значительно снизить затраты электричества.

Заявленная электрическая машина может также использоваться в качестве генератора электрической энергии: при подключении механической энергии к валу одного из магнитных индукторов можно получать электрическую энергию от одного из электрических магнитных индукторов.

Пример использования машины в качестве электродвигателя в варианте с дополнительным магнитным индуктором.

При использовании заявленной электрической машины в качестве электродвигателя к выходным валам машины подключаются любые потребители механической энергии. При подключении электрической машины к источнику тока или к источнику питания в магнитных индукторах возникает электрический ток, создаются магнитные поля между магнитными индукторами. Под воздействием создаваемых магнитных полей приводятся в

движение валы, соединенные с потребителями, то есть электрическая энергия преобразуется в механическую.

Одновременно в электромашине с тремя магнитными индукторами можно получать электроэнергию, снимая ее с любого из магнитных индукторов, в то время как другой работает как электродвигатель.

Заявленные изобретения позволяют подключать несколько потребителей механической энергии при одновременной выработке электроэнергии, либо вырабатывать электроэнергию без механических потребителей, что позволяет значительно уменьшить затраты электроэнергии.

1. Электрическая машина, содержащая корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора с коллекторами, отличающаяся тем, что магнитные индукторы выполнены в виде одной и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый электромагнит состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, каждая пара электромагнитов магнитных индукторов одним полюсом закреплена на магнитопроводящем основании таким образом, что свободные полюса одного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам второго магнитного индуктора, причем магнитопроводящее основание каждого индуктора выполнено изолированным от корпуса.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый из которых состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов.

3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой одну и более пар разнополюсных магнитов, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов.

4. Электрическая машина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор являются статорами или роторами.

5. Электрическая машина по п.2 или 3, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные индукторы соединены между собой одним валом.

6. Электрическая машина по п.2 или 3, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные индукторы соединены между собой дифференциалом.

7. Электрическая машина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор закреплены на своих валах.

8. Электрическая машина, содержащая корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора с коллекторами, отличающаяся тем, что один магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных электромагнитов, состоящих из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, а второй магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных магнитов, причем каждая пара электромагнитов и магнитов магнитных индукторов одним полюсом закреплена на магнитопроводящем основании таким образом, что свободные полюса одного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам второго магнитного индуктора, причем магнитопроводящее основание каждого индуктора выполнено изолированным от корпуса.

9. Электрическая машина по п.8, отличающаяся тем, что содержит дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой одну и более пар разнополюсных электромагнитов, каждый из которых состоит из сердечника, имеющего одну и более индукционные катушки, подключаемые к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга, причем дополнительный магнитный индуктор расположен между первым и вторым магнитными индукторами таким образом, что полюса дополнительного магнитного индуктора направлены к свободным полюсам магнитных индукторов.

10. Электрическая машина по п.8 или 9, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор являются статорами или роторами.

11. Электрическая машина по п.9, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные индукторы соединены между собой одним валом.

12. Электрическая машина по п.9, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные индукторы соединены между собой дифференциалом.

13. Электрическая машина по п.8 или 9, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительный магнитный индуктор закреплены на своих валах.