Навигация: => 

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2201648
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Имя заявителя: Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
Имя изобретателя: Калмыков А.Н.; Сеньков А.П.
Имя патентообладателя: Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
Адрес для переписки: 190008, Санкт-Петербург, ул.Лоцманская, 3, СПбГМТУ, патентный отдел, А.М. Маркову
Дата начала действия патента: 2001.02.02

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах, для функционирования которых необходима механическая энергия, например в самоходных объектах на транспорте или морских судах.

Технический результат заключается в обеспечении возможности регулирования частоты вращения вала двигателя путем управления значением силы тока в цепи якоря. Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом электрохимическом униполярном электродвигателе, содержащем индуктор, между полюсами которого на валу фиксированно закреплен якорь в виде пары электропроводных дисков, установленных между парами полюсов индуктора в рабочих зазорах, образующих полости, заполненные электролитом, один диск пары покрыт слоем катодного материала и установлен между парами полюсов с одним по направлению магнитным потоком, соответствующие ему поверхности индуктора покрыты слоем анодного материала, другой диск покрыт слоем анодного материала и установлен между парами полюсов с противоположным по направлению магнитным потоком, соответствующие второму диску поверхности индуктора покрыты слоем катодного материала. Катодные и анодные поверхности индуктора между собой и поверхности дисков между собой соединены электрически. При этом согласно изобретению индуктор выполнен по меньшей мере из двух изолированных секций, первая из которых содержит поверхности катодного материала, а вторая - поверхности анодного материала, причем анодные и катодные поверхности секций электрически соединены через регулирующий элемент.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах, для функционирования которых необходима механическая энергия, например в самоходных автономных объектах: автотранспорт, морские суда и т.д.

Известен униполярный двигатель по патенту США 4024422, кл. Н 02 К 31/04, 1977. Двигатель содержит индуктор, между полюсами которого на валу фиксировано закреплен дисковый якорь. Каждый из дисков выполнен из анодного материала, а часть индуктора с поверхностями, обращенными к периферии дисков, из катодного материала. Осевые магнитные потоки полюсов индуктора направлены в одном направлении. Катодная часть индуктора и диски из анодного материала соединены между собой электрически посредством щеточного контакта.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является униполярный двигатель по патенту РФ 2074485, кл. Н 02 К 31/04, 1997. Индуктором этого двигателя является неподвижный постоянный магнит, в котором выполнены рабочие зазоры, образующие полости, которые сообщены с внешней средой со свойствами электролита. Поверхность индуктора в зоне одного рабочего зазора покрыта слоем анодного материала, а в зоне другого рабочего зазора покрыта слоем катодного материала. Катодные и анодные слои, нанесенные на поверхность индуктора, соединены между собой проводником. Якорь электродвигателя состоит из двух дисков, закрепленных на валу. Поверхность одного диска покрыта слоем катодного материала, а поверхность другого диска покрыта слоем анодного материала. Диски установлены парами в полостях индуктора, один диск из пары установлен между парами полюсов с одним по направлению осевым магнитным потоком, другой диск установлен между парами полюсов с противоположным по направлению осевым магнитным потоком. Катодный и анодный слои дисков соединены между собой слоем проводника, нанесенного на вал. При заполнении внутренних полостей двигателя электролитом пары соседних слоев анодного и катодного материала, нанесенных на якорь и индуктор, образуют два химических источника тока, соединенных последовательно проводниками в замкнутый контур. Индуктор создает в двух рабочих зазорах осевые магнитные потоки противоположного направления. Электрический ток, протекающий в замкнутом контуре, проходит по дискам якоря и взаимодействует с магнитным полем индуктора. В результате этого взаимодействия на диски якоря действует момент, вращающий ротор.

Однако регулировка скорости вращения ротора в известном электродвигателе значительно затруднена, так как индуктор двигателя выполнен из ферромагнитного материала и является проводником, причем большого поперечного сечения, и ток между анодными и катодными слоями индуктора протекает, в основном, не через внешний проводник, а через индуктор, что не дает возможность регулировать частоту вращения вала.

Техническим результатом заявляемого технического решения является возможность регулирования частоты вращения вала путем управления значением силы тока в цепи якоря.

Для достижения заявляемого результата в известном униполярном двигателе, содержащем индуктор, между полюсами на валу фиксировано закреплен якорь в виде пары электропроводных дисков. Диски установлены между парами полюсов индуктора в полостях, заполняемых электролитом. Один диск из пары покрыт слоем катодного материала и установлен между парами полюсов с одним по направлению магнитным потоком, соответствующие ему поверхности индуктора покрыты слоем анодного материала, другой диск покрыт слоем анодного материала и установлен между парами полюсов с противоположным по направлению осевым магнитным потоком, соответствующая ему поверхность индуктора покрыта слоем катодного материала. Катодные и анодные поверхности индуктора между собой и поверхности дисков между собой соединены электрически. Согласно изобретению индуктор выполнен по меньшей мере из двух изолированных секций, первая из которых содержит поверхности катодного материала, а вторая - поверхности анодного материала, причем анодные и катодные поверхности секций электрически соединены через регулирующий элемент. В качестве регулирующего элемента может использоваться резистор, полупроводниковый ключ и т.д. Секции установлены на неподвижной втулке из электроизоляционного материала.

Выполнение индуктора из двух секций, установленных на неподвижной втулке из электроизоляционного материала, позволило создать внешнюю электрическую цепь, в разрыв которой включен элемент, регулирующий ток, таким образом появляется возможность изменять момент и скорость вращения выходного вала. При необходимости увеличения мощности двигателя, количество секций может быть увеличено.

На чертеже приведена предлагаемая конструкция погружного униполярного электродвигателя.

Электродвигатель содержит два неподвижных индуктора 1 и 2, установленных на неподвижной втулке 3, выполненной из электроизоляционного материала. Поверхность индуктора 1 в зоне рабочего зазора покрыта слоем анодного материала А, а поверхность индуктора 2 в зоне рабочего зазора покрыта слоем катодного материала К. На валу 4 закреплены два диска якоря 5 и 6, расположенных в рабочих зазорах индуктора. Поверхность диска 5 покрыта слоем катодного материала К, а поверхность диска 6 покрыта слоем анодного материала А. Вал 4 соединяет диски 5 и 6 между собой также и электрически, как проводник. Индукторы 1 и 2 соединены между собой внешним проводником 7, в разрыве которого установлен регулирующий элемент 8. Вал 4, на котором закреплены диски 5 и 6, установлен в индукторах 1 и 2 с помощью подшипников 9.

Двигатель работает следующим образом. При заполнении внутренних полостей индукторов 1 и 2 электролитом слои анодных и катодных материалов, нанесенные на поверхности индукторов 1 и 2 и на поверхности дисков 5 и 6, образуют два химических источника тока, которые возбуждают ток в замкнутом контуре: диск 5 - вал 4 - диск 6 - электролит - индуктор 2 - проводник 7 - регулирующий элемент 8 - индуктор 1 - электролит - диск 5. Причем направление электродвижущих сил химических источников тока совпадает, так как они включены согласно. Токи протекают в дисках в радиальном направлении: в диске 5 ток направлен от периферии диска к валу 4, а в диске 6 ток направлен от вала 4 к наружной кромке диска. Магнитные потоки, созданные индукторами 1 и 2, направлены вдоль оси двигателя в противоположном направлении. При взаимодействии токов, протекающих в дисках 5 и 6 с магнитными потоками индукторов 1 и 2, возникают механические моменты, действующие на диски 5 и 6 в одном и том же направлении, под действием которых диски 5 и 6 вместе с валом 4 двигателя вращаются в подшипниках 9. С помощью регулирующего элемента 8, в качестве которого можно использовать электронный ключ, резистор, управляемый выпрямитель и т. д. , ток, протекающий через диски, можно регулировать, изменяя таким образом момент и скорость вращения выходного вала.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Униполярный электродвигатель, содержащий индуктор, между полюсами которого на валу фиксировано закреплен якорь в виде пары электропроводных дисков, установленных между парами полюсов индуктора в рабочих зазорах, образующих полости, заполненные электролитом, один диск пары покрыт слоем катодного материала и установлен между парами полюсов с одним по направлению магнитным потоком, соответствующие ему поверхности индуктора покрыты слоем анодного материала, другой диск покрыт слоем анодного материала и установлен между парами полюсов с противоположным по направлению магнитным потоком, соответствующая ему поверхность индуктора покрыта слоем катодного материала, катодные и анодные поверхности индуктора между собой и поверхности дисков между собой соединены электрически, отличающийся тем, что индуктор выполнен по меньшей мере из двух изолированных секций, первая из которых содержит поверхности катодного материала, а вторая - поверхности анодного материала, причем анодные и катодные поверхности секций электрически соединены через регулирующий элемент.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что секции установлены на неподвижной втулке из электроизоляционного материала.

Версия для печати
Дата публикации 04.11.2006гг

вверх