Автор: Patrick J. Kelly (перевод редакции https://ecolm.ru)
Турецкий изобретатель Muammer Yildiz разработал мощный мотор на постоянных магнитах, запатентовал его, и продемонстрировал его сотрудникам и студентам голландского университета. Во время демонстрации, механическая Выходная мощность оценивалась в 250 ватт. Сразу после демонстрации мотор полностью разобрали, чтобы показать, что внутри нет никаких скрытых источников питания. Есть видео, показывающее эту демонстрацию
Патент EP 2,153,515 от 17 февраля 2010 изобретатель: Муаммер Йылдыз
УСТРОЙСТВО, ИМЕЮЩЕЕ специальное РАСПОЛОЖЕНИЯ МАГНИТОВ
Прибор имеет вращающийся осевой приводной вал 5 расположен так, что он вращается внутри статора 2, который окружен наружным статором 3. Ротор жестко связан с валом привода. Наружный статор имеет дипольные магниты 6, которые расположены на внутренней поверхности круглого цилиндра 9. Эти внешние магниты расположены равномерно вокруг поверхности цилиндра.
Это изобретение представляет собой устройство для генерации переменного магнитного поля, которое взаимодействует со стационарным магнитным полем. Взаимодействие стационарного магнитного поля с переменным магнитным полем уже использовалось, например в бесколлекторных двигателях постоянного тока и в магнитном подвесе.
Объектом настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства, генерирующего переменное магнитное поле, которое взаимодействует со стационарным магнитным полем. Это достигается, как описано в п. 1, путем особого расположения дипольных магнитов на внутреннем статоре, роторе и внешнем статоре, это создает магнитный эффект, при котором ротор свободно плавает между внутренним статором и внешним, и это действует как магнитный подшипник.
Было показано, что специальное расположение дипольных магнитов внутреннего статора, ротора и внешнего статора при вращении ротора, создает переменное магнитное поле, которое позволяет в значительной степени свободно перемещаться ротору при вращении между внутренним статором и внешним статором. Это очень полезный эффект может быть использован для различных технических применений, например для механизмов с требованием к низкому коэффициенту трения подшипников для поддержки вала, который должен вращаться с высокой скоростью.
В следующем описании, когда математические термины, особенно для геометрических терминов, используются такие термины, как “параллельно”, “перпендикулярно”, “плоскость”, “цилиндр”, “угол” и др. как это характерно при изготовлении технических чертежей, но необходимо понимать, что эти вещи никогда не достигается на практике, из-за производственных допусков компонентов. Поэтому важно понимать, что это описание относится к идеальной ситуации, которая никогда не будет достигнута. Поэтому читатель должен понимать, что общепринятые допуски будут задействованы на практике.
Выходной вал вращается вокруг одной оси, называются “вал оси”. Сам вал, предпочтительно, сконструировать в виде прямого цилиндра круглого сечения.
В предпочтительном варианте данного изобретения, магниты немного выступают из внутреннего статора. Это также справедливо для ротора и внешнего статора. Частичное перекрытие двух магнитов достигается, когда плоскость перпендикулярна к оси вала, проходит через оба из двух.
Частичное перекрытие из трех магнитов возникает, когда плоскости, перпендикулярной оси вала, проходит через каждый из трех магнитов. Степень перекрытия не влияет на описание и величину перекрытия любых двух из трех магнитов может быть любым от 1% до 100%, где магниты перекрывают полностью. Магниты внутреннего статора и ротора находятся в одной плоскости. В дополнение к этому, наружный статор выполнен таким образом, что он может поворачиваться вокруг оси вала так, что контактные соотношение между магнитами ротора и магнитами внешнего статора может регулироваться, чтобы обеспечить любую степень перекрытия от 0% до 100%.
Получается три воображаемые цилиндра. Один соэдан магнитами внутреннего статора, второй магнитами на роторе, так как они вращаются вокруг оси вала, а третий создается магнитами внешнего статора. Оси этих трех цилиндров совпадает с осью вала. Ротор имеет форму барабана, то есть полого цилиндра с круглым поперечным сечением, у которого один торец глухой. В центре ротора имеется отверстие, через которое проходит вал. Полый цилиндр ротора, устроен так, что есть небольшой воздушный зазор между ним и внутренним и внешним статором.
Полый цилиндр ротора имеет две, или более линейки, постоянных магнитов, установленных на нем. Они равномерно распределены по окружности цилиндра ротора и расположенными таким образом, чтобы быть параллельно оси приводного вала. Наружный статор выполнен в виде цилиндра и окружает ротор, оставляя небольшой воздушный зазор между ними, его ось совмещена с осью приводного вала. В идеале, магниты, установленные внутри наружного статора, выравниваются с осью приводного вала и их полюса находятся под прямым углом к оси вала. То есть магнитные линии, проходящие через Северный и Южный полюса этих магнитов будет указывать на приводной вал. Магниты внешнего статора, образуют полное кольцо вокруг внутренней грани наружного цилиндра статора. Магнитные кольца должны быть отделены друг от друга немагнитными проставками по всей длине наружного статора. Внутренний и внешний статоры устанавливаются в фиксированной взаимосвязи друг с другом с помощью кронштейнов. В идеале, ротор должен удерживаться в своем положении за счет магнитных полей статоров. Это предпочтительный способ. Однако, возможно использовать роликовые подшипники для приводного вала.
Один из возможных вариантов конструкции является то, что статор состоит из двух отдельных деталей. Они должны быть точно симметричными относительно оси приводного вала. Наружный статор также может быть составным, чтобы была возможность регулировки относительно внутреннего статора, который всегда имеет фиксированную позицию.
Угол “Альфа” определяется как угол между магнитной осью магнита внутреннего статора и касательной к окружности внутреннего статора в этой точке. Угол “бета” определяется как угол между магнитной осью ротора магнита и касательной к окружности ротора в этой точке. Угол “гамма” определяется как угол между магнитной осью магнита внешнего статора и касательной к окружности наружного статора в этой точке. В предпочтительном варианте данного изобретения, каждый из этих углов между 14 градусами и 90.
Хороший результат получается при трапецеидальной форме постоянных магнитов на внутреннем, и наружном статорах. Это особенно выгодно, если на роторе магниты имеют круглое поперечное сечение. Возможно применять и другие, несимметричные сечения, например, трапециевидной, треугольной или неправильной формы сечения.
Все магниты внутреннего статора должны иметь одинаковые фигуры, это относится и к наружному статору и к ротору. Тем не менее, позиционирование на Северный магнитный полюс и Южный полюса различных магнитов не будет одинаковое, как будет видно из последующего подробного описания.
Магниты внутреннего статора, ротора и внешнего статора имеют магнитную ориентацию, которая заставляет их отталкиваться друг от друга при каждом угловом положении ротора. Например, магнитов внутреннего статора может иметь своими северными полюсами наружу и в этом случае магниты на роторе будет иметь их северные полюса обращена внутрь внутреннего статора. Аналогично, магнитами внешнего статора, тогда их южные полюса обращены вовнутрь для того, чтобы оттолнуть (наружный) Южные полюсы магнитов ротора.
Дальнейшие особенности, детали и преимущества изобретения станут очевидными из последующего описания примера осуществления изобретения и связанные рисунки, как показано здесь:
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение устройства
Фиг.2а представляет собой косой вид на внутренний статор без магнитов и рис.2b показан вид внутренней статоре под прямым углом к оси вала.
Фиг.3 изображен магнит переложение для внутреннего статора
Фиг.4 разрез через внутренний статор, вдоль линии А–А указано на фиг.12б
Фиг.5А показан вид крепления прибора перпендикулярно к оси вала и на фиг.5Б показан вид устройства Крепления в направлении оси вала
Фиг.6 представлен общий вид ротора
Фиг. 7а представляет собой схематический вид внутреннего статора и ротора. Фиг.7Б приведена схема возможного угла магнитной оси магнитов в роторе
Фиг.8а показывает расположение магнитного ротора, вдоль направления х–Г указано на фиг.16. Фиг.8В представляет подробный вид ротора показано на фиг.8а.
Фиг.9а-9h показывают углы наборы магнитов, установленных в роторе при взгляде сбоку. Это показано более подробно ниже в этом описании.
Фиг.10 показано положение струны магнита, встроенных в ротор. Эти даны более подробно позже.
Фиг.11 показано расположение магнитов на обоих статоров и ротора, как показано сечение вдоль оси вала.
Фиг.12а показано расположение цилиндра и задиры ротора до ротора магниты устанавливаются в промежутки между ребрами.
Фиг.12б показано расположение магнитов ротора, как видно в вид под прямым углом к продольной оси ротора.
Фиг.13 показывает позиционирование магнитов ротора. Этот вид показывает поверхность ротора и его вала.
Фиг.1 показывает схематическое представление устройства, имеющего внутренний статор 2, ротор 1 и наружный статор 3, которые расположены соосно оси вала 50 из шарнирного стержне-образного вала 5. Цилиндрический внутренний статор 2 имеет на каждом конце, в торцевой крышке 13, которая выполнена в виде круглого диска, подшипник 11. Подшипник 11, поддерживает положение внутреннего статора 2 относительно вала 5. Привод вала 5 осуществляется, как правило, из немагнитного материала, например пластика, (не стали) и, имеет диаметр от 10 мм до 40 мм и длиной 100 мм до 400 мм.
Внутренний статор 2 имеет сердечник 12 с магнитами 8, установленными на его наружной поверхности. Внутренний статор 2 находится в стационарном положении с помощью крепежного устройства 4, который неподвижно закреплен в механическом корпусе (не показано).
Ротор 1 состоит из двух барабанов, каждый с полой секцией и круглого разделительного диска, который жестко крепится на приводной вал 5 посредством установочных винтов 10. На каждый из барабанов крепятся магниты 7. Эти магниты 7, расположены в пяти различных местах и у них один магнитный полюс, обращенной к валу, а другой полюс обращена радиально сторону.
Барабаны ротора расположены так, что имеют воздушный зазор между внутренним статором 2. Этот воздушный зазор составляет обычно порядка 3 мм до 50 мм. Хотя две половинки ротора являются разделенные зажимным механизмом 4, который предохраняет внутренний статор от вращения, половинки ротора расположены так, что магниты в них сбалансированы и поэтому нет неправильных сил, возникающих, когда вал 5 вращается с высокой скоростью. На концах роторных барабанов есть магниты 700 для вывешивания ротора в среднем положении.
Наружный статор 3 состоит из двух отдельных цилиндрических половинок 9. Каждый из этих цилиндров 9, содержит магниты 6 установленные на его внутренней плоскости. Хотя каждая секция наружного статора состоит из полого цилиндра, наружные торцы корпуса статора образуют полный диск, который окружает приводной вал 5 и формируют полный корпус. Есть воздушный зазор между магнитами, установленными на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 9 и магнитами ротора. Этот воздушный зазор между ними составляет от 3 мм до 50 мм. Магниты на каждом из статоров расположены параллельно оси вала 50. Внешний статор выполнен так, что его можно перемещать относительно внутреннего статора, изменяя таким образом их магнитные потоки. Это изменение может быть сделано путем перемещения наружного статора, когда двигатель работает.
Магниты 6, 7 и 8, являются дипольными магнитами (неодим/железо/Бор). Также возможно, что один или более из этих магнитов будет электромагнит. Магнитная индукция магнитов 6, 7, 8 в диапазоне от 0,4 до 1,4 ТЛ.
Каркас изготавливают из немагнитного материала, например алюминия с толщиной стенки от 2 мм до 10 мм.
Фиг.12а показывает внутренний статор, изготовленной из немагнитного материала (например, алюминия или меди). Рамка 12 имеет круговой цилиндр 120, которая имеет прикрепленный к ее внешней поверхности радиальными ребрами 121. Каждое из этих ребер проходит вдоль центральной оси цилиндра 120 по всей длине цилиндра, то есть от ее основания к верхней поверхности. Ребра распределены равномерно по окружности цилиндра, образующие канавки 122. Цилиндр 120 имеет центральное отверстие вдоль своей оси. вала 5, проходят через. В обеих торцевых поверхностях цилиндра 120 есть углубления для шарикоподшипников 11. Диаметр сердечника статора 12 обычно 50 мм до 500 мм длиной от 100 мм до 300 мм. Ширина ребер 121, как правило, не более 100 мм и обычно составляет около 20% длины ребер 121.
На Фиг.12б показано схематическое изображение внутреннего статора 2. Внутренний статор 2 состоит из внутренней рамы 12, магнитов 8 и торцевых крышек 13. Магниты 8 имеют равную длину, а их длина меньше длины сердечника статора 12. Они сидят в пазах 122 и удерживается в нужном положении ребрами 121. Первый магнит 8-1 вставляется заподлицо с торцевой крышкой 13. Другие имеют осевое смещение вдоль оси вала 50, последний магнит 8-10 упирается во второй конец пластины 13. В типичной установке, V-это 5% от длины магнитов 8.
Торцевые крышки 13 имеют диаметр от 50 мм до 500 мм и толщиной от 5 мм до 20 мм. Типичная длина для магнитов 8 – 100 мм. Размеры магнита расположены таким образом, что, когда они располагаются в пазах 122, внутренний статор 2 имеет гладкую наружную поверхность.
Фиг.13 показан разрез внутреннего статора 2. Десять магнитов 8 расположены с интервалом. С нижней стороны магнитов конусности в направлении оси вала 50 и поэтому они имеют меньшую ширину, недалеко от центра статора, чем на внешней поверхности. Первый магнит 8-1 позиционируется с одного торца совмещена с основанием 125 внутреннего сердечника статора 12. Оставшиеся девять магнитов (8-2 до 8-10) каждое смещение на величину V с последнего магнита 8-10 достигнув верхней поверхности внутреннего сердечника статора 126.
Фиг.14 показывает поперечный разрез внутреннего статора 2 вдоль плоскости А–А на фиг.12б. Внутренний статор 2 имеет полый цилиндр 120, через который проходит Центральная ось вала 5. Вдоль наружной поверхности цилиндра с ребрами 121. Полый цилиндр 120 обычно имеет диаметр 100 мм и длиной 170 мм. В пазах, между ребрами 121 размещены магниты 8. Эти магниты имеют трапецеидальное сечение. Эти магниты имеют два магнитных полюса, и магниты расположены так, что магнитные оси 80, который проходит через два полюса радиально в плоскости сечения А–А. угол α [Альфа] образуется в точке пересечения оси магнитного диполя 80 магнита 8 и касательной 81 ребер 121 может иметь значение в диапазоне от 14 градусов и 90 градусов. В случае, представленном на фиг.14 угол Альфа равен 90 градусов.
Фиг.15а показывает крепежное устройство 4 в виде перпендикулярных к оси вала 50. Крепежные устройства 4 имеет внутренний полый цилиндр 40 с меньшим радиусом и наружным крепления кольцевой пластины 41 с большим радиусом. Внутренний полый цилиндр 40 и наружного кольца крепления пластины 41 соединены вместе. Полый цилиндр 40 используется для приема и фиксации внутреннего статора 2 посредством винтов 10. Крепежные кольца 41 является частью механического корпуса (не показан) для удержания устройства.
Фиг.15в показывает крепежное устройство 4 Вид в направлении оси вала 50. Крепежные кольца пластины 41 имеет четыре винта 10 для крепления к корпусу полого цилиндра 40, который имеет на своей окружности ряд винтов 10 для крепления внутреннего статора.
Автор: Patrick J. Kelly (перевод редакции https://ecolm.ru)
Предыдущая статья Следующая
