Электростатический двигатель

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях промышленности, где требуется малошумный мотор. Электростатический двигатель состоит из ротора, выполненного из лопаток, размещенных на валу двигателя. В корпусе лопаток размещен механизм движения, воздействующий на лопатки, выполненный в виде толкателя, составленный из основания и штока. Толкатель сопряжен с лопатками пружинами и снабжен пластинами с отрицательным зарядом, выполненными в виде моноэлектрета. При этом пластины, моноэлектреты, в работе контактируют и взаимодействуют с пластинами лопаток, выполненными из металла, соединенными с источником высокого напряжения, размещенным в корпусе лопаток. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано везде, где требуется экономичный малошумный мотор.

Известен электростатический двигатель Литовченко, содержащий статор, ротор, электроды, высоковольтный источник энергии (SU, а.с.№1066009, опубл. 07.01.84, бюл. №1, МПК H02N1/08).

Недостатки в том, что он обладает небольшой мощностью, задействованы электроды разной полярности, что вызывает искрение между статором и ротором.

Известен электропотенциальный мотор, содержащий пластины, соединенные исходно вместе, источник высокого напряжения, пружину, заземление. В нем отсутствует механизм преобразования поступательного движения во вращательное (интернет, [email protected] - электрополевой двигатель В.Дудышева).

Известен безстаторный электростатический двигатель, содержащий ротор, состоящий из двух сопряженных между собой частей, металлических электродов в виде широких пластин из фольги, соединенных с источником высокого напряжения, вал (RU, п. м. №130162 от 18.12.2012, МПК H02N1/00).

Недостаток - малая мощность, ограниченное применение.

Известен электрополевой двигатель В.Дудышева (интернет, [email protected]), содержащий высоковольтный источник напряжения с питанием от аккумуляторной батареи (-12в), две пластины, соединенные с источником высокого напряжения, подвижный ротор, механизм преобразования поступательного движения во вращательное (ближайший аналог).

Двигатель имеет большую мощность, но кривошипно-шатунный механизм преобразования поступательного движения во вращательное имеет всем известные недостатки.

Цель изобретения - упрощение конструкции механизма преобразования движения.

Указанная цель достигается тем, что в известном двигателе, содержащем высоковольтный источник напряжения с питанием от аккумуляторной батареи (-12в), пластины, соединенные с источником высокого напряжения, ротор, что ротор состоит из лопаток, насаженных на валу двигателя, в корпусе которых выполнен толкатель в виде основания и штока, при этом толкатель сопряжен с корпусом лопаток пружинами и контактирует, взаимодействует с ними через пластины, частично выполненные из металла и частично снабженные моноэлектретами.

На фиг. 1 - устройство в разрезе,

фиг. 2 - структурная схема.

Устройство состоит из ротора в виде лопаток 1, сопряженных с корпусом 2 толкателя 3 пружинами 4, насаженных на валу 5. Лопатки 1 и толкатель 3 снабжены пластинами 6. При этом пластины 6, жестко связанные с толкателем 3, снабжены моноэлектретами с высоким удельным отрицательным зарядом, а пластины 6, жестко связанные с лопатками 1, выполнены из металла и соединены с источником высокого напряжения. Место контакта штока 7 толкателя 3 и корпуса 2 снабжено моноэлектретами 8, которые отталкиваясь силами кулона снижают трение при движении штока 7 относительно корпуса 2. При необходимости лопатки 1 помещаются в закрытый кожух 9.

При использовании устройства в качестве пропеллера кожух 9 не нужен. Пластины 6 получают заряд от потенциала источника высокого напряжения 10, запитанного через пульт управления 11 от источника низкого напряжения 12, например аккумуляторной батареи или суперконденсатора. Заряд-разряд пластин 6 осуществляется с помощью коммутационного устройства 13 с управлением коммутатором одним из известных способов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении пластины 6 прижаты друг к другу с помощью пружин 4. Для запуска двигателя от источника высокого напряжения 10 под- ключается отрицательный потенциал на металлические пластины 6, которые получают заряд одинаковый с зарядом моноэлектретов других пластин, выполненных на толкателе 3. Пластины 6, а вместе с ними лопатки 1 и толкатели 3, отталкиваются друг от друга, что служит началом раскрутки ротора. При этом растягиваются пружины 4.

При растяжении пружин 4 силы, препятствующие отталкиванию, увеличиваются, а силы отталкивания между лопатками 1 и толкателем 3 уменьшаются по закону Кулона из-за увеличения расстояния между пластинами 6. При равенстве этих сил удаление толкателя 3 от корпуса лопаток 1 прекратится. В это время одним из известных способов отрицательный заряд с пластин 6 с помощью коммутатора 13 снимается, силы отталкивания исчезают и пружины 4 подтягивают пластины 6 в исходное, контактное положение.

Далее следует очередной цикл заряд-разряд пластин 6 с помощью коммутатора 13. Управление коммутатором, например, может осуществляться автоматически, управлением управляющего напряжения на коммутаторе по времени, по программе, с учетом времени, вычисленного теоретически и практически заранее, необходимого для заряда пластин 6. При увеличении или уменьшении потенциала, подаваемого на пластины 6, вносится коррекция в работу коммутатора 13.

Возможности устройства оцениваются из следующего. Приближенно силы отталкивания пластин 7,9 по формуле Кулона F=K1 ⋅ q1q2/r2, где K - коэффициент в системе СИ=9⋅109

q1 (заряд)=q2=K1S, K1 для моноэлектретов из известных источников можно взять 5⋅10-4 Кл/м.

Такую же плотность заряда можно создать на металлических пластинах 9.

При размере пластин 10 см × 15 см.

q1=q2=5 ⋅ 10-4×0,1×0,15=0,075 ⋅ 10-4Кл, тогда на расстоянии между пластинами 7,9 (r)=10 мм

F=9⋅109 ⋅ 0,075⋅10-4⋅0,075 ⋅ 10-4/(10-2)2≈4500Н

При движении 2х пластин относительно друг друга от 0 до 20 мм и средней величине силы отталкивания в 4000Н, частоте f=50 Гц

Р (мощность) = F ⋅ L ⋅ f = 4000 × 0,02 × 50 = 4000 кгс ⋅ м/с ≈ 40 кВт

С учетом погрешности закона Кулона для пластин (краевой эффект) Р (мощность) меньше.

Электробезопасность осуществляется известными способами защиты, размещением источника высокого напряжения вблизи пластин, применением моноэлектретов.

Найдет применение везде, во всех отраслях техники, где требуются электродвигатели простой конструкции и с высоким КПД.

Электростатический двигатель, содержащий высоковольтный источник напряжения с питанием от низковольтного источника, пластины, соединенные с источником высокого напряжения, подвижный ротор, механизм преобразования поступательного движения во вращательное, отличающийся тем, что ротор состоит из лопаток, размещенных на валу двигателя, в корпусе которых выполнен механизм движения в виде толкателя из основания и штока, сопряженного с лопатками пружинами и пластинами, при этом часть пластин выполнена из металла и соединена с источником высокого напряжения, другая часть пластин выполнена в виде моноэлектретов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации. Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля содержит аэродинамический профиль, имеющий переднюю часть и подвижный закрылок, соединенные между собой крепежным устройством.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания шаговых пьезоэлектрических двигателей, используемых в быту, на транспорте и в промышленности для привода в действие различных механизмов и насосов.

Изобретение относится к электромеханическому переменно-скоростному приводу с редуктором для редуцирования чисел оборотов ведомого вала устройства при его непрерывном, прерывистом и реверсивном вращении и способе передачи вращения в герметизируемый объем через сплошную металлическую стенку в вакуум и другие среды при нормальной температуре и повышенной до 150°C и давлении от 10-6 мм рт.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах микро- и нанопозиционирования различного назначения, замыкания контактов, системах автоматики, индикации и других.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах и системах автоматики, приборостроения, робототехники, авиакосмической, автомобильной отраслях.

Изобретение относится к многослойному пьезоэлектрическому элементу, содержащему слои пьезоэлектрического материала и электроды, включая в себя внутренний электрод, при этом слои пьезоэлектрического материала и электроды укладываются поочередно; каждый слой пьезоэлектрического материала содержит в качестве основного компонента оксид металла типа перовскита, представленный с помощью общей формулы (1), и марганец, включенный в состав оксида металла типа перовскита (Ba1- xCax)a(Ti1-yZry)O3, где 1,00≤a≤1,01, 0,02≤x≤0,30, 0,020≤y≤0,095 и y≤x (1); и содержание марганца на металлической основе по отношению к 100 весовым частям оксида металла типа перовскита составляет 0,02 весовые части или более и 0,40 весовых частей или менее.

Изобретение относится к многослойному пьезоэлектрическому элементу, содержащему слои пьезоэлектрического материала и электроды, включая в себя внутренний электрод, при этом слои пьезоэлектрического материала и электроды укладываются поочередно; каждый слой пьезоэлектрического материала содержит в качестве основного компонента оксид металла типа перовскита, представленный с помощью общей формулы (1), и марганец, включенный в состав оксида металла типа перовскита (Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)O3, где 1,00≤a≤1,01, 0,02≤x≤0,30, 0,020≤y≤0,095 и y≤x (1); и содержание марганца на металлической основе по отношению к 100 весовым частям оксида металла типа перовскита составляет 0,02 весовые части или более и 0,40 весовых частей или менее.

Изобретение относится к пьезомотору. Технический результат - улучшенная передача силы приводным пальцем на ротор.

Изобретение относится к области точного машиностроения и предназначено для микро- и наноскопических перемещений различных объектов. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания шаговых пьезоэлектрических двигателей, используемых в быту, на транспорте и в промышленности для привода в действие различных механизмов и насосов.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в расширении эксплуатационных возможностей.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в робототехнике, а также в системах, где требуется прецизионное позиционирование объекта вдоль одной координаты.

Изобретение относится к области пьезоэлектрических преобразователей. .

Изобретение относится к управлению несколькими ультразвуковыми пьезоэлектрическими приводами. .

Изобретение относится к электронным устройствам с обратной тактильной связью. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к микроэлектромеханическим генераторам, преобразующим энергию механических колебаний в электрическую энергию, и может быть использовано для подзаряда химического источника тока.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях промышленности, где требуется малошумный мотор. Электростатический двигатель состоит из ротора, выполненного из лопаток, размещенных на валу двигателя. В корпусе лопаток размещен механизм движения, воздействующий на лопатки, выполненный в виде толкателя, составленный из основания и штока. Толкатель сопряжен с лопатками пружинами и снабжен пластинами с отрицательным зарядом, выполненными в виде моноэлектрета. При этом пластины, моноэлектреты, в работе контактируют и взаимодействуют с пластинами лопаток, выполненными из металла, соединенными с источником высокого напряжения, размещенным в корпусе лопаток. 2 ил.

Наверх