статистика
Перевод Macmep Lab
United States Patent 5,594,289
Minato 14 Января, 1997

Аппарат магнитного вращения

Реферат

В роторе, который укреплен на вращающмеся валу, линия постоянных магнитов расположена вдоль направления вращения таким образом, что одноименная сторона магнитных полюсов обращена наружу. В роторе также расположены балансиры для балансировки вращения этого ротора. Все постоянные магниты размещены наискосок к радиальной линии направления ротора. В наружной периферии ротора, расположен электромагнит , на импульсном возбуждении этого электромагнита базируeтся вращение ротора. Согласно описанию настоящего изобретения, область получения энергии вращения получена из постоянных магнитов. Это возможно за счет подачи в электромагниты минимального, насколько это возможно тока. В электромагниты должно было подано только необходимое количество электрической энергии .


Изобретатели: Minato; Kohei (No. 901, 28-20, 4-Chome, Yotsuya, Shinjuku-Ku, Tokyo, JP)
Appl. No.: 574582
Представлено: декабря 14, 1995
Данные приоритета применения

Sep 16, 1993[JP] 5-230162

U.S. Патентные Документы: 310/152; 310/156.01; 310/156.25
Intern'l Class: H02K 016/00
Field of Search: 310/152,154,156 335/272


References Cited [Referenced By]

U.S. Patent Documents
4629921 Dec., 1986 Gavaletz 310/156.
4751486 Jun., 1988 Minato 35/272.
5313159 May., 1994 Allwine 324/207.
Foreign Patent Documents
551533A1 Jul., 1993 EP 310/152.
0515533 Jul., 1993 EP 310/152.
2568067A Jan., 1986 FR 310/152.
2568067 Jan., 1986 FR 310/152.
0277365 Dec., 1986 JP 310/152.
61277365 Dec., 1986 JP 310/152.
1-69275 Mar., 1989 JP 310/152.
0069275 Mar., 1989 JP 310/152.
0170361 Jul., 1989 JP 310/152.
1-170361 Jul., 1989 JP 311/152.
8805976 Aug., 1988 WO 310/156.

Primary Examiner: Dougherty; Thomas M.
Attorney, Agent or Firm: Marks & Murase L.L.P.

Parent Case Text



This application is a continuation of application Ser. No. 08/305,563 filed Sep. 14, 1994 now abandoned.
Описание



Что предъявлено:

1. Аппарат магнитного вращения , с вращающимся валом; ротор, укрепленный на упомянутом валу, размещенных на нем постоянных магнитов и балансиров для балансировки вращения, постоянные магниты расположены так что один полюс размещен вдоль наружной поверхности периферии в направлении вращения, а противоположный полюс размещен вдоль внутренней поверхности периферии, с каждой парой соответствующих магнитных полюсов разных полярностей, наискосок размещенными по касательной к радиальной линии; электромагнит, который расположен на облицовке этого ротора, для образования магнитнго поля, изменяющего полярность на поверхности облицовки и устройств для прерывистого возбуждения вышеуказанных электромагнитов, во время взаимодействия ведущего постоянного магнита, базирующегося на вышеуказанном вращающемся роторе, с полем электромагнита в направлении вращения.

2. Аппарат магнитного вращения как предъявлено вышеуказанном в п. 1, состоит из ротора и электромагнитов , взаимодействующих между собой.

3. Аппарат магнитного вращения, как указано в п 1, в котором вышеуказанные постоянные магниты являются прямоугольными магнитами

4. Балансиры сделаны из немагнитных веществ.

5. Реле возбуждения, соленоид, контактное устройство, и источник постоянного тока.

6. Источник постоянного тока соединен с зарядным устройством.

7. Постоянные магниты могут быть заменены на электромагниты, и указано, что электромагниты могут быть заменены на постоянные магниты.

8. Аппарат магнитного вращения состоит из: :

вращающегося вала ;

первого ротора, который укреплен на указанном вращающемся валу, и на котором расположены последовательно постоянные магниты и средства для балансировки вращения, постоянные магниты расположены так, что цепь магнитных полюсов второго типа полярности размещена вдоль наружной поверхности периферии в направлении вращения, и цепь магнитных полюсов первой полярности размещена вдоль внутренней поверхности периферии, каждая пара соответствующих магнитных полюсов одних и других полярностей размещены наискосок относительно радиальной линии;

второго ротора, который вращается вместе с первым ротором и укреплен на указанном вращающемся валу, на котором расположены последовательно постоянные магниты и средства для балансировки вращения, постоянные магниты расположены так, что цепь магнитных полюсов второго типа полярности размещена вдоль наружной поверхности периферии в направлении вращения, и цепь магнитных полюсов первой полярности размещена вдоль внутренней поверхности периферии, каждая пара соответствующих магнитных полюсов одних и других полярностей размещены наискосок относительно радиальной линии;

первые и второй электромагниты , которые соединены и расположены на облицовке первого и второго роторов соответственно, предназначены для выработки магнитного поля, которое встречается с магнитным полем произведенным вышеуказанными первым и вторым роторами; и

детекторы, для обнаружения положения вращения вышеуказанных роторов, чтобы разрешать вышеуказанным электромагнитам импульсы возбуждения

9. Аппарат магнитного вращения, как сказано в п 8, где указано, что электромагниты должны возбуждаться синхронизировано с вращением ротора.

10. Аппарат магнитного вращения, (п 8), где указано, что постоянные магниты являются табличными магнитами и указано, что средства для балансировки вращения сделаны из немагнитных веществ.

11. Аппарат магнитного вращения, как предъявлено в п 8, где упомянутые постоянные магниты могут быть заменены на электромагниты и как указано первый и второй электромагниты могут быть заменены на постоянные магниты, соответственно.


ОПИСАНИЕ



BACKGROUND OF THE INVENTION

1. Предмет изобретения

Представленное изобретение относится к магнитным вращающимся аппаратам, и его особенностью является использование сил отталкивания между постоянным магнитом и электромагнитом.

2.Описание предшественников

В обычном электродвигателе ротор состоит из витков проводов, а электрическая часть статора содержит постоянный магнит. В таком электродвигателе ток обычно получают при вращении якоря. При получении тока генерируется также тепло, вызывающее проблему недостаточной эффективности генерации тока. Это, в свою очередь, ставит проблему эффективности получения энергии из постоянного магнита.

Кроме того, в обычном электродвигателе, с тех пор, как используется якорь, построенный на вращении, нельзя добиться очень высокого момента инерции , чтобы получить достаточный крутящий момент.

Для того, чтобы преодолеть описанные проблемы вышеуказанного обычного электродвигателя, изобретатель предложил, в Japanese Patent Publication No. 61868/1993 (U.S. Pat. No. 4,751,486) аппарат магнитного вращения , в котором цепь постоянных магнитов расположена вдоль двух роторов, соответственно заданному углу, и в котором электромагнит расположен в одном из роторов.

В стандартно построенном обычном электродвигателе, есть предел повышения производительности . Кроме того,не может быть достигнут достаточно высокий крутящий момент электродвигателя. По вышеуказанной причине, сделанные до сих пор различные улучшения существующего электродвигателя безуспешны при создании электродвигателя , обеспечивающего удовлетворительные характеристики.

В аппарате магнитного вращения , описанного в Japanese Patent Publication No. 6868/1993 (U.S. Pat. No. 4,751,486) вращается пара роторов . Следовательно, для обоих роторов необходима высокая точность балансировки, и кроме того, должны быть приняты меры по контролю за легкостью вращения.

SUMMARY OF THE INVENTION

В виду вышеуказанных проблем , объект настоящего изобретения должен предоставлять аппарат магнитного вращения, в котором область преобразования энергии вращения эффективно получена из постоянного магнита с минимальным количеством электрической энергии, и в котором контроль области преобразования производится сравнительно легко.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, в нем предусмотрены (снова описание - см. выше, вал, ротор и т д.)

Природа, принцип и полезность изобретения будут более понятны из подробного описания с сопутствующими чертежами.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

В прилагаемых чертежах:

FIG. 1 - схематическая перспектива, иллюстрирующая магнитный аппарат согласно номинальному варианту конструкции настоящего изобретения

FIG. 2 - вид сбоку аппарата магнитного вращения, проиллюстрированного в FIG. 1;

FIG. 3 - вид сверху ротора аппарата магнитного вращения, проиллюстрированного в FIG. 1 и 2;

FIG. 4 - схема соединений, иллюстрирующая контуры на аппарате магнитного вращения показанном на FIG. 1;

FIG. 5 - вид сверху, показывающий распределение магнитного поля сформированного между ротором и электромагнитом аппарата магнитного вращения аппарата показанными в FIG. 1 и 2 и

FIG. 6 - пояснительный вид, иллюстрирующий причину вращения ротора и крутящего момента, показанного в FIG. 1 и 2.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Магнитное поле, выработанное электромагнитом является таким-же, как и постоянные поля магнитов ротора отталкивающихся друг друга. Кроме того, магнитное поле постоянного магнита возможно сглаживать магнитными полями других соседних постоянных полей магнитов и электромагнита. Следовательно, крутящий момент производится магнитными полями и эффективно вращает ротор. С того момента, как ротор набирает высокую инерцию вращения, скорость поддерживается силой инерции и увеличивается магнитными полями .

Аппарат магнитного вращения относится к одному из вариантов конструкции настоящего изобретения будет описан в прилагаемых чертежах.


FIGS. 1 и 2 - это схематические диаграммы аппарата магнитного вращения представляют собой один из вариантов конструкции настоящего изобретения. В спецификации, термин "аппарат магнитного вращения" включает в себя электродвигатель, этим термином обозначается общее понятие аппарата, получающего вращающее усилие из магнитных полей постоянных магнитов, с ссылаемся на вращающийся аппарат, использующий магнитные силы. Как показано на FIG.. 1,на данной реализации аппарата магнитного вращения, относящегося к одному из вариантов конструкции настоящего изобретения,находится вращающийся вал 4 , укрепленый на раме 2 с подшипниками 5. На вращающемся валу 4, укреплен первичный магнитный ротор 6 и вторичный магнитный ротор 8, которые производят вращающее усилие и вращающееся тело 10, которые имеют смонтированный здесь перевес сформированный магнитный стержень 9 для получения поворотного усилие как энергию. Они укреплены таким образом чтобы вращаться с вращающимся валом 4. В первичном и вторичном роторах 6 и 8, предусмотрено, как будет описано далее детально в FIG. 1 и 2, первый электромагнит 12 и второй электромагнит 14 соответственно возбуждаются синхронно с вращением первых и второго магнитных роторов 6 и 8, которые обращены передней стороной друг к другу и - каждый расположен в магнитном промежутке. Первые и второй электромагниты 12 и 14 соответственно смонтированы в хомуте 16, что формирует магнитный путь.




Как показано на FIG.. 3, первый и второй магнитный роторы 6 и 8, каждый из которых расположен на своей дисковидной поверхности с множеством прямоугольных магнитов 22A - 22H для выработки магнитного поля для генерации поворотных усилий и балансиров 20A - 20H, сделанных из немагнитных веществ, для балансировки магнитных роторов 6 и 8. В данной реализации конструкции, первые и вторые магнитные роторы 6 и 8 каждый имеют расположенные вдоль тарельчатой поверхности 24 на равных расстояниях восемь прямоугольных магнитов 22A - 22H вдоль половины наружной площади периферии и + восемь балансиров 20A - 20H вдоль другой половины наружной площади периферии.




Как показано на FIG .. 3, каждый из прямоугольных магнитов 22A - 22H расположен так, чтобы продольная ось 1 составляла угол D по отношению к радиальной осевой линии 11 поверхности диска 24. В данной реализации конструкции подтвержден угол 30 градусов и 56 градусов для угла D. Однако, соответствующий угол может быть установлен в зависимости от радиуса дисковой поверхности 24 как и число прямоугольных магнитов 22A - 22H, расположенных на дисковой поверхности 24. Как проиллюстрировано в FIG. 2, с точки зрения эффективного использования магнитного поля, предпочтительно, чтобы прямоугольные магниты 22A - 22H в первом магнитном роторе 6 были расположены так, чтобы их N- полюса были обращены наружу, тогда как прямоугольные магниты 22A - 22H во втором магнитном роторе 8 были расположены так, чтобы наружу были обращены их S- полюса.




Внешний вид первого и второго магнитного ротора 6 и 8, первый и второй электромагниты 12 и 14 расположены лицевой частью к первому и второму магным роторам 6 и 8 соответствии с магнитным зазором. Когда на первый и второй электромагниты 12 и 14 подается напряжение, они создают магнитное поле идентичное по полярности свом соответствующим прямоугольным магнитам 22A - 22H чтобы они отталкивались один от другого. Другими словами, как показано на ФИГ.. 2, поскольку прямоугольные магниты 22A - 22H в первом магнитном роторе 6 имеют направление N- полюсов наружу, первый электромагнит 12 запитан так, чтобы боковая сторона первого магнитного ротора 6 создавала N- полярность. Аналогичным образом, поскольку прямоугольные магниты 22A - 22H во втором магнитном роторе 8 имеют направление S- полюсов наружу, второй электромагнит 14 запитан, так чтобы направление фронтальных сил прямоугольных магнитов 22A - 22H создавали S- полярность. Первый и второй электромагниты 12 и 14, которые магнитно соединены хомутом 16, намагничены чтобы лицевые стороны их соответствующих магнитных роторов 6 и 8 были противоположны в полярности друг с другом. Это означает, что магнитные поля электромагнитов 12 и 14 используются эффективно.




Детектор 30, такой ,как например, микровыключатель, предусмотрен на одном из роторов (первого магнитного ротора 6 или второго магнитного ротора 8, для обнаружения положения вращения магнитных роторов 6 и 8. То есть, как показано на FIG .. 3, во вращательном направлении 32 прямоугольных магнитов 22A - 22H, первый и второй магнитный роторы 6 и 8 соответственно возбуждены когда ведущий прямоугольник 22A прошел. Другими словами, в направлении вращения 32, электромагнит 12 или 14 возбуждены когда стартовая точка So, расположенная между ведущим прямоугольным магнитом 22A и следующим прямоугольным магнитом 22B совпадает с центральной точкой Ro каждого электромагнита 12 или 14. Кроме того, как проиллюстрировано в FIG. 3, в направлении вращения 32 прямоугольных магнитов 22A - 22H, первый и вторые магнитные роторы 6 и 8 обесточены, когда проходит последний прямоугольный магнит 22A . В представленном варианте конструкции, конечная точка Eo установлена симметрично исходной точке So на вращающейся дискообразной поверхности 24. Когда конечная точка Eo совпадает с центральной точкой Ro любого из электромагнитов 12 или 14, электромагнит 12 или 14 обесточиваются, соответственно. Как будет описано далее, с центральная точка Ro электромагнита 12 или 14 произвольно установлена между исходной точкой So и конечная точка Eo, магнитные роторы 6 и 8 запускаются во вращение , когда электромагниты 12 и 14 и прямоугольные магниты 22A - 22H обращены лицевой стороной друг другу. Когда микровыключатель использeтся , как детектор 30 для обнаружения позиции вращения , контактная точка микровыключателя скользит вдоль поверхности вращающейся дискообразной поверхности 24. Предусмотреный шаг между исходной точкой So и конечной точкой Eo для выключения микровыключателя находится между стартовой точкой So и конечной точкой Eo . Зона вдоль периферии выдается за другими областями периферии вращающейся дискообразной поверхности 24. Очевидно, что фотодатчик или подобное устройство может быть использован вместо концевика как детектор 30 чтобы обнаруживать положение вращения.




Как показано на ФИГ.. 4, обмотки электромагнитов 12 и 14 соединены к источнику постоянного тока DC силового источника 42 через подвижный контакт реле 40, которые соединяются последовательно с обмотками. Последовательная цепь включает в себя реле 40 (соленоид) и детектор 30 или концевик, соединенные с силовым источником постоянного тока DС 42. Кроме того, с точки зрения экономии энергии, зарядное устройство 44 , такое, как например, солнечный фотоэлемент соединен с силовым источником DC 42. Предпочтительно, чтобы силовой источник постоянного тока 42 использовал обновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия или подобные.




В аппарате магнитного вращения , проиллюстрированного в FIGS. 1 и 2, распределение магнитного поля показанное на ФИГ.. 5 - сформировано между прямоугольными магнитами 22A - 22H, расположенными на каждом из магнитных роторов 6 и 8, и электромагнитами 12 и 14 обращенными к ним лицевой стороной соответственно. Когда электромагнит 12 или 14 запитаны, магнитное поле прямоугольных магнитов 22A - 22H, обращенное к электромагнитам 12 или 14, искажается в продольном направлении в соответствии с направлением вращения. что заканчивается возбуждением силы отталкивания между ними. Как видно из деформации магнитного поля, сила отталкивания имеет больший компонент в продольном или перпендикулярном направлении и производит крутящий момент, как показано стрелкой 32. Аналогично, магнитное поле прямоугольных магнитов 22A - 22H, при следующих вводах магнитных полей электромагнитов 12 или 14, искажается. Поскольку движение происходит по отношению к противоположному полюсу предыдущего поля прямоугольных магнитов 22A - 22H, магнитное поле искажено в большей степени и тем самым сглажено. Это означает, что сила отталкивания произвеженная между полями прямоугольных магнитов 22A - 22H, которые уже введены в магнитные поля электромагнитов 12 или 14, больше, чем сила отталкивания между следующей группой прямоугольных магнитов 22A - 22H и электромагнитами 12 или 14. Соответственно, поворачивающая сила, показанная стрелкой 32, воздействует на вращающуюся дискообразную поверхность 24. Вращающаяся дискообразная поверхность 24, получившая дополнительное поворачивающее усилие, продолжает вращаться из-за сил инерции, даже после прекращения подачи энергии после того, как конечная точка Eo совпала с центральной точкой Ro электромагнита 12 или 14. Большая сила инерции сглаживает вращение устройства.




В начальной стадии вращения, угловой момент, как показано на ФИГ.. 6, передан на вращающуюся дисковую поверхность 24. То есть, при начале вращения, как показано на ФИГ.. 6, когда полюс M прямоугольного магнита немного смещен в направлении вращения направление с полюса M' электромагнита, сила отталкивания действует между обоими полюсами M и M' прямоугольного магнита вращающейся стороны и электромагнита на стационарной стороне, соответственно. Следовательно, из соотношения проиллюстрированного в FIG. 6, угловой крутящий момент T сгенерирован на основании формулы: T=F. a.cos (.альфа.-.бета.), где "a" является константой. Угловой крутящий момент начинает вращение дисковой поверхности 24. После того, как дисковая поверхность 24 начала вращаться, скорость вращения постепенно увеличивается из-за инерционного момента вследствие получения большой поворотной движущей силы, которая производится. После того, как будет достигнуто стабильное вращение дискообразной поверхности 24 , когда необходимые значения электродвижущей силы достигнуты в электромагнитной катушке (не проиллюстрировано) приводя в движение внешнее тело 10, чтобы оно вращалось вместе с вращающейся дисковой поверхностью 24. Эта электрическая мощность может быть использована для других применений. Этот принцип вращения базирeтся на принципе аппарата магнитного вращения, уже раскрытого в Japanese Patent Publication. No. 61868/1993 (U.S. Pat. No. 4,751,486) изобретателем. То есть, даже если бы был установлен электромагнит, предназначенный для одного из роторов аппарата магнитного вращения, описанного в том же Patent Application, система дожна вращаться в соответствии с принципом вращения, описанном выше. Относительно деталей оратитесь к вышеуказанному Japanese Patent Publication. No 61868/1993 (U.S. Pat. No. 4,751,486).




Число прямоугольных магнитов 22A - 22H не ограничено числом "8" как показано в FIGS. 1 и 3. Может быть использовано любое количество магнитов. В вышеописанном варианте конструкции , хотя прямоугольные магниты 22A - 22H расположены вдоль половины площади периферии дисковой поверхности 24, и балансиры 20A - 20H расположены вдоль другой половины площади периферии, прямоугольные магниты можно расположить вдоль других областей дисковой поверхности 24. Предпочтительнее, добавить магнитов, вместо балансиров, предусмотренных вдоль части площади периферии на дисковой поверхности. Кроме того, в описанных вариантах вышеуказанной конструкции, при строительстве конструкции, как приведенный пример, допустимо электромагнитам быть запитанными на заданный период времени для каждого оборота вращающейся дисковой поверхности, контур может быть построенным таким образом, чтобы позволять работу в повышенном числе вращений. включение электромагнитов для каждого оборота вращающейся дисковой поверхности, начинающих свое поступательное вращение. Далее, в описанном варианте вышеуказанной конструкции ,в качестве постоянных магнитов использованы прямоугольные магниты, но могут быть использованы также другие типы постоянных магнитов. В действительности, может быть использван любой тип магнита , так как постоянный магнит действует назависимо. Главное,что последовательность магнитных полюсов одного типа расположена вдоль наружной поверхности внутренней периферии и последовательность магнитных полюсов другого типа расположен вдоль внутренней поверхности периферии дисковой поверхности, чтобы пара соответствующих магнитных полюсов одних и других полярностей были размещены наискосок относительно радиальной линии 11, как показано на ФИГ.. 3.



Хотя магниты 22A - 22H смонтированные в магнитных роторах 6 и 8 в вышеуказанном варианте конструкции являются стационарными, они могут быть электромагнитами.
Согласно настоящего изобретения, преобразование энергии вращения эффективно получено из постоянных магнитов. Необходимо обеспечить поступление в электромагниты лишь минимально необходимого тока .

Как следует из вышеизложенного , изобретение включает в себя множество модификаций и применений , которые будут очевидны при дальнейшей разработке.

* * * * *

ИЛЛЮСТРАЦИИ
ОБЩИЙ ВИД

FIG 1.

Вернуться на Главную страницу