Магнитный электродвигатель-генератор

Представленный в статье магнитный электро­двигатель-генератор относится одновременно и к электродвигателям, и к генераторам.

Задача, решаемая при данной разработке, заключается в увеличении мощности магнитного электродвигателя и повышении его КПД, а также в обеспечении работы магнитного электродвигателя при минимальных затратах. Магнитное поле — это особый вид материи, плотность которого может достигать 280 кДж/м³. Именно это значение и является потенциальной энергией, которую можно использовать в магнитном электродвигателе. Вторая задача магнитного электродвигателя — возможность его работы в качестве генератора.

Устройство магнитного электродвигателя-генератора

Устройство магнитного электродвигателя-генератора поясняется с помощью чертежей, где на рис. 1а представлен разрез двигателя (вид спереди), на рис. 1б — разрез по плоскости А–А (разрез статора и ротора).

Рис. 1. Устройство магнитного электродвигателя-генератора в разрезе:
а) вид спереди;
б) разрез по плоскости А–А (разрез статора и ротора)

Магнитный электродвигатель-генератор состоит из закрепленного на валу ротора, вал которого установлен в подшипниках и имеет с одной стороны шкив для отбора мощности электродвигателя. Шкив также может быть использован для вращения якоря генератора. С другой стороны вала находится крыльчатка для охлаждения магнитного электродвигателя-генератора.

Ротор имеет n постоянных магнитов, выполненных в виде клиньев, расширяющихся к статору и расположенных относительно оси ротора под углом 65–75°. Пространство между клиньями заливается нейтральным по отношению к магнитным полям материалом. Статор выполнен с n или n±1 постоянных магнитов сужающихся к ротору и обращенных S-одноименными полюсами к постоянным магнитам ротора и залитых нейтральным по отношению к магнитным полям материалом. По всей длине статора, между постоянными магнитами выполнены пазы, расположенные относительно оси ротора под углом 65–75°, в которых установлены n или n±1 статорные обмотки [1].

Постоянные магниты ротора и статора обращены друг к другу S-одноименными полюсами, которые отталкиваются и заставляют ротор магнитного электродвигателя вращаться вокруг своей оси, обеспечивая высокую удельную мощность двигателя за счет сильной отталкивающей силы нескольких пар магнитов и повышенный КПД за счет энергии высокоэнергетических постоянных магнитов, создающих сильные магнитные поля несколькими парами постоянных магнитов. Вектор силы при этом приложен к торцам магнитов и направлен по касательной к ротору, что увеличивает крутящий момент магнитного электродвигателя.

Увеличение количества взаимодействующих пар постоянных магнитов как на роторе, так и на статоре, обращенных друг к другу S-одноименными полюсами, позволит получить дальнейшее увеличение мощности магнитного электродвигателя, то есть при увеличении диаметра и длины статора и ротора.

Заливка постоянных магнитов нейтральным материалом максимально сохраняет работу магнитных полей магнитов, а также обеспечивает высокую мощность электродвигателя.

Принцип работы магнитного электродвигателя-генератора

Принцип действия магнитного электро­двигателя-генератора основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора. Оптимальный режим работы магнитного электродвигателя можно получить при воздействии реактивной энергии, что возможно при автоматической регулировке тока. Эта особенность обусловливает возможность работы магнитного электродвигателя с минимальным потреблением и отдачей реактивной энергии в сеть.

При выключенном магнитном электро­двигателе-генераторе ротор неподвижен, постоянные магниты ротора и постоянные магниты статора находятся в состоянии покоя.

В статоре магнитного электродвигателя-генератора установлены статорные обмотки. Если три равноудаленные друг относительно друга статорные обмотки подключить, например, к частотному преобразователю или сервоприводу, то по этим статорным обмоткам пойдет синхронный переменный ток, создавая крутящий момент и заставляя ротор вращаться.

На обмотки статора (n или (n ± 1) – 3) действуют магнитные поля постоянных магнитов, установленных в статоре. При вращении ротора поток энергии постоянных магнитов, установленных в роторе, пересекает проводники статорных обмоток и индуцирует в обмотках переменную электродвижущую силу (ЭДС) Е, при подключении статорных обмоток к нагрузке, проходящий по этим обмоткам ток I создает изменяющееся магнитное поле, результирующий магнитный поток Ф создается совместными действиями магнитодействующих сил: энергией вращающихся постоянных магнитов, установленных в роторе, изменяющимися магнитными полями статорных обмоток, а также энергией постоянных магнитов, установленных в статоре.

Статорные обмотки, в зависимости от назначения, можно соединять различными способами: последовательно, параллельно, группами, звездой с общей точкой, треугольником, образовывать различное число фаз и т. д.

Заключение

Магнитный электродвигатель-генератор — это экологически чистый прибор, требующий минимального потребления энергии. Он не загрязняет воздух и может быть использован как магнитный электродвигатель, а также в качестве генератора для питания синхронных, асинхронных и тяговых электродвигателей. С помощью такого устройства можно питать тяговый электродвигатель электромобиля, через зарядные устройства заряжать высоковольтную аккумуляторную батарею, а также аккумулятор, работающий на бортовую систему электромобиля. Разработка может быть востребована в таких областях, как автомобилестроение, авиация, в космическом оборудовании, машиностроении и во многих других отраслях народного хозяйства.