Электрическая машина (варианты)

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. Электрическая машина содержит корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора с коллекторами. Каждый магнитный индуктор выполнен в виде одной 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. Полюса каждого электромагнита направлены в одну сторону, а магнитные индукторы расположены относительно друг друга таким образом, что все полюса одного магнитного индуктора направлены ко всем полюсам второго магнитного индуктора. В электрической машине по второму варианту первый 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 полюса электромагнитов направлены в одну сторону, второй магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных постоянных магнитов, полюса которых направлены в одну сторону, причем магнитные индукторы расположены так, что все полюса электромагнитов одного магнитного индуктора направлены к полюсам магнитов второго магнитного индуктора.

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 круговыми 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 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 благодаря созданию направленного магнитного потока, что ведет к уменьшению энергетических потерь и, как следствие, ведет к увеличению производительности машины, а также упрощение производства, так как в данной конструкции отсутствует якорь.

Указанный технический результат достигается тем, что в электрической машине, содержащей корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора с коллекторами, согласно полезной модели, каждый магнитный индуктор выполнен в виде одной 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 электромагниты выполнены такой формы, что полюса каждого электромагнита направлены в одну сторону, а магнитные индукторы расположены относительно друг друга таким образом, что все полюса одного магнитного индуктора направлены ко всем полюсам второго магнитного индуктора.

Электрическая машина может содержать дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

Кроме того, электрическая машина может содержать дополнительный магнитный индуктор, который представляет собой две 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

Электрическая машина может содержать второй дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного индуктора и полюсам одного из основных магнитных индукторов.

Электрическая машина может содержать второй дополнительный магнитный индуктор, представляющий собой две и более пар разнополюсных постоянных магнитов, причем полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного индуктора и полюсам одного из магнитных индукторов.

Магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы являются статорами или роторами.

Первый и второй магнитные индукторы могут быть соединены между собой одним валом, а также могут быть соединены между собой дифференциалом.

Магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы могут быть закреплены на своих валах.

Указанный технический результат, может быть также достигнут в полезной модели по второму варианту исполнения, где в электрической машине, содержащей корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора, согласно полезной модели, первый магнитный индуктор с коллектором выполнен в виде одной 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, а каждый электромагнит имеет такую форму, при которой его полюса направлены в одну сторону, второй магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных постоянных магнитов, полюса которых направлены в одну сторону, причем магнитные индукторы расположены так, что все полюса электромагнитов одного магнитного индуктора направлены к полюсам магнитов второго магнитного индуктора.

Электрическая машина по второму варианту исполнения содержит дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

Электрическая машина может содержать второй дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного магнитного индуктора и полюсам одного из магнитных индукторов.

Электрическая машина может содержать второй дополнительный магнитный индуктор, представляющий собой две и более пар разнополюсных постоянных магнитов, 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого магнитного индуктора и полюсам первого дополнительного магнитного индуктора.

В электрической машине по второму варианту исполнения магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы являются статорами или роторами.

Первый и второй магнитные индукторы могут быть соединены между собой одним валом, а также могут быть соединены между собой дифференциалом.

Магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы могут крепиться на своих валах.

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 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.

Выполнение электрической машины, в которой все полюса одного магнитного индуктора направлены навстречу всем полюсам другого магнитного индуктора позволяет точно направить магнитный поток, исключая его рассеивание, тем самым, исключая электропотери.

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- вид сбоку на фиг 1 (устройство показано в корпусе), на фиг.4 - сердечник электромагнита магнита магнитного индуктора.

На фиг.1 и 2 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 (фиг.4), подключаемыми к источнику и/или потребителю электрического тока независимо друг от друга (фиг.1). Сердечник каждого электромагнита выполнен такой формы, при которой полюса электромагнита направлены в одну сторону (например, дугообразная форма, подковообразная, П-образная и т.п.). В электромашине магнитные индукторы располагают таким образом, что все полюса электромагнитов одного магнитного индуктора направлены ко всем полюсам электромагнитов другого магнитного индуктора. 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 индукторов варьируются в зависимости от получения желаемых выходных параметров электрической машины. 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 5, расположенный между первым 1 и вторым 2 магнитными индукторами последовательно и соосно с ними. На фиг.2 магнитный индуктор 2 выполнен в виде пар постоянных магнитов. 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 две 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 разнополюсных постоянных магнитов Дополнительный магнитный индуктор располагается в электрической машине так, что полюса его электромагнитов или магнитов направлены к соответствующим полюсам первого и второго магнитных индукторов. Такая конструкция электрической машины как на фиг.2 позволяет задействовать магнитные поля, образуемые магнитными индукторами 1, 2 и 5. Это в свою очередь увеличивает значения выходных параметров как электродвигателя, так и генератора.

Первый вариант полезной модели может быть дополнен вторым дополнительным магнитным индуктором с коллектором, представляющим собой две и более пар разнополюсных электромагнитов или постоянных магнитов, 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного индуктора и полюсам одного из магнитных индукторов.

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 постоянных магнитов 6. В этом варианте электрической машины 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

Второй вариант полезной модели может быть также дополнен вторым дополнительным магнитным индуктором аналогичной формы, что и в первом варианте исполнения. Однако при использовании второго дополнительного магнитного индуктора в виде постоянных магнитов, его располагают между первым магнитным индуктором, который является переменным, и первым дополнительным магнитным индуктором.

В электромашине с дополнительными магнитными индукторами 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 дополнительные магнитные индукторы могут быть закреплены на своих валах.

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

Количество индукционных катушек на сердечниках магнитных индукторов 1, 2 и 5 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. Корпус устройства показан на фиг.3 под позицией 6.

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 каждый магнитный индуктор выполнен в виде одной 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 полюса каждого электромагнита направлены в одну сторону, а магнитные индукторы расположены относительно друг друга таким образом, что все полюса одного магнитного индуктора направлены ко всем полюсам второго магнитного индуктора.

2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

3. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительный магнитный индуктор, представляющий собой две 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

4. Электрическая машина по п.2, отличающаяся тем, что содержит второй дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного индуктора и полюсам одного из магнитных индукторов.

5. Электрическая машина по п.2, отличающаяся тем, что содержит второй дополнительный магнитный индуктор, представляющий собой две и более пар разнополюсных магнитов, причем полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного индуктора и полюсам одного из магнитных индукторов.

6. Электрическая машина по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы являются статорами или роторами.

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

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

9. Электрическая машина по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы закреплены на своих валах.

10. Электрическая машина, содержащая корпус, последовательно и соосно расположенные в нем два магнитных индуктора, отличающаяся тем, что первый магнитный индуктор с коллектором 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 полюса электромагнитов направлены в одну сторону, второй магнитный индуктор выполнен в виде одной и более пар разнополюсных постоянных магнитов, полюса которых направлены в одну сторону, причем магнитные индукторы расположены так, что все полюса электромагнитов одного магнитного индуктора направлены ко всем полюсам магнитов второго магнитного индуктора.

11. Электрическая машина по п.10, отличающаяся тем, что содержит дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 соответствующим полюсам магнитных индукторов.

12. Электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что содержит второй дополнительный магнитный индуктор с коллектором, представляющий собой две 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого дополнительного магнитного индуктора и полюсам одного из магнитных индукторов.

13. Электрическая машина по п.11, отличающаяся тем, что содержит второй дополнительный магнитный индуктор, представляющий собой две и более пар разнополюсных постоянных магнитов, 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 полюса второго дополнительного магнитного индуктора направлены к соответствующим полюсам первого магнитного индуктора и полюсам первого дополнительного магнитного индуктора.

14. Электрическая машина по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы являются статорами или роторами.

15. Электрическая машина по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные индукторы соединены между собой одним валом.

16. Электрическая машина по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные индукторы соединены между собой дифференциалом.

17. Электрическая машина по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что магнитные индукторы и дополнительные магнитные индукторы закреплены на своих валах.