Электростатический двигатель

(51) Н 021 1/08 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Аверьянов Валерьян Яков(73) Патентообладатель Аверьянов Валерь ян Яковлевич (ВУ)(72) Автор Аверьянов Валерьян Яков- ИЗ 5084645 А, 1992. левич (ВУ)1. Электростатический двигатель, содержащий ротор, статор и систему управления,отличающийся тем, что ротор выполнен в виде закрепленных на оси двигателя круговых металлических пластин, каждая из которых имеет электроды, выполненные в виде вь 1 ступов, расположенных по окружности пластины на одинаковом расстоянии между собой, а статор содержит такое же количество металлических пластин, прикрепленных к станине двигателя и имеющих вырезы, соответствующие контуру пластин ротора, на краях которых выполнены электроды в виде щелей, способных пропускать через себя электроды ротора без контактирования, при этом минимально допустимое расстояние между краями электродов ротора и статора определено величиной напряжения электрического пробоя.2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ротор и статор помещены в герметический объем, заполненный газообразной средой из щестифтористой серы (5136).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является электростатический двигатель 3.Недостатком данного устройства является малая мощность двигателя.Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей за счет увеличения мощности двигателя.Указанная задача достигается тем, что в электростатическом двигателе, содержащем ротор, статор и систему управления, ротор выполнен в виде закрепленных на оси двигателя круговых металлических пластин, каждая из которых имеет электроды, выполненные в виде выступов, расположенных по окружности пластины на одинаковом расстоянии между собой, а статор содержит такое же количество металлических пластин, прикрепленных к станине двигателя и имеющих вырезы, соответствующие контуру пластин ротора, на краях которых выполнены электроды в виде щелей, способных пропускать через себя электроды ротора без контактирования, при этом минимально допустимое расстояние между краями электродов ротора и статора определено величиной напряжения электрического пробоя. Двигатель помещен в герметический объем с газообразной средой из Шестифтористой серы (5136).Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемой конструкции электростатического двигателя взаимодействующие электроды располагаются на металлических пластинах ротора и статора, электрически изолированных друг от друга. Пластина ротора имеет форму круга с отверстием в центре для прикрепления к оси двигателя. На краю круга на равных расстояниях друг от друга располагаются выступы, которые служат электродами ротора. В неподвижной пластине статора сделан вырез, соответствующий контуру пластины ротора, такого размера, чтобы в нем мог располагаться ротор с электродами без контактирования с пластиной ротора. На кромке выреза создаются электроды статора,имеющие форму щелей, способных без контактирования пропускать электроды ротора.На фиг. 1 показано взаимное положение электродов ротора и статора электростатического двигателя на фиг. 2 показана общая компановка элементов системы управления подачей напряжения.Электростатический двигатель (фиг. 1) содержит электрод ротора 1 электрод статора 2 метка подачи на ротор и статор разнополярного напряжения 3 метка выключения разнополярного напряжения или подачи на ротор и статор однополярного напряжения 4 направление вращения 5 светочувствительное устройство 6 к схеме переключения 7 Ст. крайняя пластина статора Р. - крайняя пластина ротора. При разнополярных напряжениях на роторе и статоре и нахождении электрода ротора вблизи электрода статора между ними возникает электростатическая сила притяжения, которая создает относительно оси двигателя крутящий момент. Как известно, величина силы определяется формулойгде Р - сила притяжения при разнополярных напряжениях или сила отталкивания при однополярном напряженииУвеличение этой силы в предлагаемой конструкции достигается за счет увеличения числа одновременно взаимодействующих электродов, что приводит к увеличению площади взаимодействия. Количество одновременно взаимодействующих электродов Ы определяется произведением числа электродов 111, располагающихся на краях одной пластины ротора, и числа роторных пластин п 2 в конкретной конструкции двигателяМП 1 П 2 . ТОГДЗ ВВЛИЧИНЗ ПЛОЩЗДИ ВЗЗИМОДСЙСТВИЯ будет равна А МАО, где Ад - эффективная площадь взаимодействия одной пары электродов.Число электродов на одной пластине ротора определяется диаметром пластины и требуемым для обеспечения нормальной работы размером участка окружности ротора.Максимальное число пластин определяется приемлемыми габаритами конкретной конструкции.Другим эффектом, приводящим к увеличению силы взаимодействия, является уменьшение расстояния между взаимодействующими электродами до минимально допустимой величины. Это положение электродов имеет место перед входом электрода ротора в щель электрода статора. Минимально допустимое расстояние между краями электродов ротора и статора определяется величиной напряжения электрического пробоя. Ориентируясь на его значение, производят выбор напряжения источника питания и минимального расстояния между электродами.Для обеспечения своевременного подключения нужных напряжений к ротору и статору служит система управления. Она состоит из специальных световых меток, светочувствительного устройства и схемы переключения напряжений. Метки располагаются на внешней стороне крайней пластины ротора. Двойная метка - для обозначения положения электрода ротора, когда надо выключать разнополярное напряжение или подавать на ротор и статор однополярное напряжение. Одиночная метка для обозначения положения электрода ротора перед передней гранью электрода статора, когда надо подавать на ротор и статор разнополярные напряжения. Светочувствительное устройство крепится к неподвижной пластине статора. Его фокус чувствительности располагается на небольшом расстоянии перед щелевым электродом статора, благодаря чему электрическое взаимодействие между электродами происходит при малом расстоянии между ними. При попадании меток в фокус светочувствительного устройства оно вырабатывает электрические сигналы, которые подаются на схему переключения полюсов источника питания двигателя, которая и производит соответствующие операции. Общая компановка системы управления показана на фиг. 2, где 6 - светочувствительное устройство 7 - схема переключения 8 источник питания 9 - к статору 10 - к ротору.Процесс включения двигателя и функционирование его элементов. Одним из обычных методов ротор двигателя приводится во вращение в заданном направлении. Подключается источник электрического питания. Световые метки проходят через местоположение фокуса светочувствительного устройства. При попадании в фокус метки включения разнополярного напряжения создается электрический сигнал, который подается в схему переключения и она подключает к ротору и статору разнополярные напряжения. Между электродом ротора и электродом статора возникает электростатическая сила притяжения на время движения электрода ротора до щели электрода статора. Эта сила создает импульсный момент вращения ротора. Скорость вращения ротора увеличивается. Электрод ротора заходит в щель электрода статора при этом в фокус попадают метки выключения и светочувствительное устройство создает двойной электрический сигнал, по которому схема переключения отключает разнополярное напряжение. Движение продолжается. На фокус находит следующая метка включения и ротор получает еще один импульс момента вращения. Таким образом, ротор набирает скорость вращения. Импульсы моментов вращения действуют чаще, скорость ротора достигает требуемой величины. К оси двигателя подключается нагрузка. Так работает двигатель в режиме тяни. При необходимости увеличения мощности, двигатель позволяет работать в режиме тяни-толкай, когда вместо выключения разнополярного на ротор и статор подается однополярное напряжение.Преимущество предлагаемой конструкции заключается в возможности получения значительных величины площади взаимодействия и работы, хотя и малое время, при малых расстояниях между электродами и при больших скоростях вращения ротора.Значительное увеличение мощности предлагаемой конструкции двигателя может быть получено за счет помещения его в газообразную рабочую среду из Шестифтористой серы(5136), которая имеет большее значение относительной диэлектрической проницаемости и большее значение пробивного напряжения.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.