ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2096899 (13) C1

(51) 6 H02K57/00, H02K31/04, H01M6/34 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96113373/07 
(22) Дата подачи заявки: 1996.07.01 
(45) Опубликовано: 1997.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Бертинов А.И. Специальные электрические машины.- М.: Энергоатомиздат, 1982, с. 310 - 317. US, патент, 4024422, кл. H 02 K 31/04, 1977. RU, заявка, 94021407, кл. H 02 K 31/00, 1996. 
(71) Заявитель(и): Санкт-Петербургский государственный морской технический университет 
(72) Автор(ы): Калмыков А.Н.; Сеньков А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Санкт-Петербургский государственный морской технический университет 

(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ 

Использование: в системах, связанных с работой, например, в морской воде. Сущность изобретения: электрохимический двигатель содержит неподвижный индуктор 1, охватывающий ротор, фиксированно закрепленный на валу 3. Образующийся зазор между ротором и индуктором 1 сообщен с источником жидкости со свойствами электролита. Ротор выполнен в виде цилиндра. На поверхностях индуктора 1 и ротора, обращенных к зазору, коаксиально выполнены по меньшей мере две пары электродов 5 и 7. По меньшей мере одна пара электродов 7 расположена между полюсами индуктора. У смежных вдоль оси вала 3 пар электродов 5 и 7 анодные и катодные материалы на индукторе и на роторе расположены попеременно, катодные и анодные электроды 5 и 7 индуктора между собой и анодные и катодные электроды 5 и 7 ротора между собой соединены электрически. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах, связанных с работой, например, в морской воде.

Известны электродвигатели, в которых проводники якоря пересекаются в активной зоне машины магнитным потоком индуктора только одного направления. Ток к якорю таких электродвигателей подводится с помощью щеток.

Известен электродвигатель с дисковым ротором, у которого в качестве индуктора используется постоянный магнит, возбуждающий в зазоре осевой магнитный поток только одного направления. Якорь электродвигателя выполнен в виде диска и закреплен на валу. Якорь может быть выполнен из электропроводящего материала или иметь специальную обмотку из электропроводящих стержней. Ток к якорю подводится через щетки и протекает через дисковый ротор в радиальном направлении. При взаимодействии якоря с магнитным потоком постоянного магнита возникает момент, действующий на якорь и заставляющий его вращаться вместе с выходным валом. (А.И. Бертинев. "Специальные электрические машины", с. 310 317, М. 1982).

Кроме того, известен электродвигатель по патенту США N 4024422, кл.H 02 K 31/04, 1977).

Униполярный двигатель по патенту содержит индуктор, между полюсами которого на валу фиксированно 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 диска из анодного материала соединены между собой электрически посредством щеточного контакта. Полости индуктора, в которых установлены диски, сообщены с внешней средой со свойствами электролита, в частности морской водой. Конструкция по патенту содержит скользящий контакт, что значительно снижает надежность работы электродвигателя.

Указанный недостаток устранен в конструкции электродвигателя по заявке N 94-021407/07 от 07.06.94 г. (положительное решение от 30 окт. 1995, опубл. Бюл. N 4, 1996), являющейся наиболее близкой к заявляемому изобретению. В конструкции прототипа диски установлены парами, 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. Один из дисков покрыт слоем катодного материала, другой - анодного материала, а соответствующие им поверхности индуктора слоем анодного и слоем катодного материала. Катодные и анодные поверхности индуктора между собой и поверхности дисков между собой соединены электрически.

При погружении в электролит пары соседних слоев катодного и анодного материалов, нанесенных на якорь и индуктор, образуют два химических источника тока, соединенных последовательно в замкнутый контур проводниками без скользящих контактов. В результате электрохимической реакции возникает ток, протекающий по контуру: слой анодного материала электролит слой катодного материала слой электропроводного материала слой анодного материала - электролит слой катодного материала проводник. Электрический ток протекает по одному из дисков якоря в направлении от оси к периферии и по другому от периферии к оси. Так как полюса в рабочих зазорах магнитной системы создают магнитные потоки так же противоположных направлений, возникает крутящий момент одного направления.

Недостатком прототипа является недостаточное быстродействие и большие гидравлические потери, обусловленные дисковой формой ротора.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемой конструкции электрохимического двигателя, содержащей неподвижный индуктор, охватывающий якорь, фиксированно закрепленный на валу, зазор (полость) между якорем и индуктором сообщен с источником жидкости со свойствами электролита, а на поверхностях индуктора и якоря, обращенных к зазору, выполнены электроды из катодного и анодного материалов, согласно изобретению, якорь выполнен в виде цилиндра, на поверхностях индуктора и якоря коаксиально выполнены по меньшей мере две пары электродов, по меньшей мере одна пара электродов расположена между полюсами индуктора, причем у смежных вдоль оси вала пар электродов анодные и катодные материалы на индукторе и на якоре расположены попеременно, катодные и анодные электроды индуктора между собой и анодные и катодные электроды якоря между собой соединены электрически.

Предлагаемая конструкция двигателя позволяет получать следующий технический результат:

повышается быстродействие двигателя, т.к. ротор выполнен цилиндрическим, то для увеличения мощности двигателя, т.е. увеличения вращающего момента, необходимо увеличить площади электродов, что достигается увеличением длины ротора. При этом вращающий момент и момент инерции ротора возрастают прямо пропорционально длине ротора, тогда как у двигателя с дисковым ротором вращающий момент возрастает пропорционально квадрату радиуса, а момент инерции пропорционально четвертой степени радиуса. Отсюда при одинаковом увеличении мощности момент инерции у машин с дисковым ротором возрастает в большей степени, чем у машин с цилиндрическим ротором, что отрицательно сказывается на быстродействии.

Кроме того, уменьшаются гидравлические потери, т.к. они прямо пропорциональны длине ротора, а у дисковых машин пропорциональны четвертой степени радиуса ротора.

Увеличение мощности двигателя может быть достигнуто за счет увеличения числа пар электродов, расположенных также на индукторе и якоре.

На фиг. 1 приведена предлагаемая конструкция электрохимического двигателя, где индуктором 1 является неподвижный магнит, создающий магнитный поток Ф, который замыкается с помощью магнитопровода 2, выполненного в виде цилиндрического ротора, фиксированно закрепленного на валу 3, и образующего зазор с индуктором. Зазор сообщен с источником жидкости со свойствами электролита. По обе стороны от рабочего зазора коаксиальные поверхности индуктора и якоря имеют покрытие из электрохимически активных материалов (анодного A или катодного K), образующих две пары электродов 5 и 7, соединенных проводниками 4, расположенными на роторе 2, и проводниками 6, расположенными на индукторе 2.

Двигатель работает следующим образом.

При заполнении полости внутри индуктора электролитом, например морской водой, пары электродов 5 и 7 образуют химические источники тока, например водоактивируемые топливные элементы, которые включены в электрическую цепь, замкнутую с помощью проводников 4 и 6. Токи протекают по проводникам 4, расположенным на цилиндрической поверхности ротора 2, в осевом направлении и взаимодействуют с магнитным полем индуктора 1, пересекающим рабочий зазор и эти проводники в радиальном направлении. В результате этого взаимодействия появляются тангенциальные силы, обуславливающие появление крутящего момента одного направления, вращающего ротор.

Предлагаемая конструкция двигателя повышает быстродействие и уменьшает гидравлические потери по сравнению с двигателями с дисковым ротором. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электрохимический двигатель, содержащий неподвижный индуктор, охватывающий якорь, фиксированно закрепленный на валу, зазор между якорем и индуктором сообщен с источником жидкости со свойствами электролита, а на поверхностях индуктора и якоря, обращенных к зазору, выполнены электроды из катодного и анодного материалов, отличающийся тем, что якорь выполнен в виде цилиндра, на поверхностях индуктора и якоря коаксиально выполнены по меньшей мере две пары электродов, по меньшей мере одна пара электродов расположена между полюсами индуктора, причем у смежных вдоль оси вала пар электродов анодные и катодные материалы на индукторе и на якоре расположены попеременно, катодные и анодные электроды индуктора между собой и анодные и катодные электроды якоря между собой соединены электрически.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru