Изобретение относится к области электротехники, в частности, к электрических двигателей и может использоваться в адаптивных конструкциях электропривода, например электрических автомобилей.

Известен способ работы электрических двигателей, состоящих из подвижного ротора, который в отдельных случаях называют «якорем», и статора, который является неподвижной частью электрических машин, где источник магнитного поля, например, обмотки, располагают на фиксированном расстоянии от оси вращение ротора, а вращающееся магнитное поле создают путем периодического протекание тока через обмотки статора и/или ротора с заданной частотой [Запрняк М. В., Невзлш Б. I. Електричш машини: Пщручник. — 2-е вид., перероб. i доп. — К.:3нання, 2009. — 400 с. — ISBN 978-966-346-644-6].

Известный способ не позволяет создавать электрические двигатели с возможностью адаптации крутящего момента в зависимости от условий работы, так как при уменьшении частоты протекания тока через обмотки электродвигателя в большинстве случаев уменьшается крутящий момент на валу ротора.

В то же время в технике часто возникает потребность в электродвигателях низкими скоростями вращения (от единиц до нескольких десятков оборотов в минуту) без использования механических редукторов и максимально возможным крутящим моментом. Одним из способов уменьшения скорости вращения ротора, электродвигателя является выполнение магнитной системы с конфигурацией зубчатой зоны и схемы обмотки статора с разным числом полюсов на статоре, создавая таким образом эффект электромагнитного редуцирования [Белый П.Н. «Вопросы проектирования высокомоментных многослойных магнитоэлектрических двигателей дискового типа». Вестник Восточноукраинского национального университета - 2002].

Известна также униполярная машина, содержащая в своем составе двойной статор и дисковый ротор, разделенные воздушными промежутками, статор состоит из электромагнитов, расположенных концентрически на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора и размещенных под равными радиальными углами с полюсами, ортогональными дисковому ротору, а ротор состоит из постоянных магнитов противоположной полярности электромагнитам статора с аналогичной угловой ориентацией [Патент Украини UA 120953 «ЯВНОПОЛЮСНА БЕЗКОНТАКТНА УНШОЛЯРНА МАШИНА 3 ДИСКОВИМ РОТОРОМ», дата публ. 10.03.2020, Бюл.Ыо 5.].

Конструктивные особенности электрических машин такого типа не позволяют их эффективную эксплуатацию в скоростном режиме, так как увеличение скорости коммутации обмоток приводит к значительным индуктивным потерям в материале статора и не позволяет работать в широком диапазоне крутящих моментов и угловых скоростей.

Целью предлагаемого изобретения является создание нового способа работы электродвигателя с дисковым ротором, позволяющим работать в широком, диапазоне крутящих моментов и угловых скоростей.

С этой целью способ работы электрического двигателя с возбуждением вращающегося магнитного поля в роторе или в статоре, характеризующемся тем, что радиальное расположение источника магнитного поля относительно оси вращения дискового ротора изменяют в зависимости от скорости вращения и/или от момента сопротивления на валу ротора в процессе работы электрического двигателя. Кроме того, указанное выше радиальное расположение осуществляют путем механического перемещения в радиальном направлении источника магнитного поля.

Кроме того, указанное выше радиальное расположение изменяют путем подключение к источнику тока обмоток статора электромагнитов, расположенных на разном радиальном расстоянии от оси вращения ротора.

Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля применяют в вентильных электрических двигателях с дисковым ротором.

Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля применяют в асинхронных электрических двигателях с дисковым ротором.

Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля применяют в коллекторных электрических двигателях с дисковым ротором.

Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля применяют в электрических двигателях с наружным ротором типа «outrunner».

Приведенный выше признак: «изменение радиального расположения источника магнитного поля в процессе работы электрического двигателя» представляет собой существенное отличие, которое соответствует такому критерию изобретения, как новизна. Новый существенный признак неизвестен из патентной и технической литературы. Использование приведенных выше существенных признаков совместно с известными свойственными прототипа заявленного изобретения позволяет многократно реализовать поставленную задачу, являющуюся основанием для вывода о соответствии представленного технического решения критерия изобретения "промышленная пригодность". Сущность изобретения и способ работы электродвигателя объясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен принцип его применения. На фиг.2 показана конструкция ротора с элементами взаимодействия в форме замкнутых контуров в случае применения способа в асинхронном электродвигателе, на фиг. 3 - размещение источника магнитного поля в варианте применения ротора типа "outrunner".

На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - статор, 2-дисковый ротор, 3- источник магнитного поля в исходном положении на расстоянии R1, 4 - 4 вал, 5 - подшипник, 6 - ось вращения, 7 - элемент взаимодействия, 8 - положение источники магнитного поля 3 на расстоянии Rz, 9 - корпус 10 - замкнутый электрический контур, 11 - окно ротора, 12 - ротор двигателя типа «outrunner».

Способ работы электрического двигателя можно объяснить на примере фиг.1.

В данном случае вращательное магнитное поле возбуждают в статоре 1 при помощи источника магнитного поля 3, расположенного на радиальном расстоянии Ri от оси 6. При необходимости в процессе работы электрического двигателя радиальное расстояние Ri расположения источника магнитного поля 3 до оси вращения 6 изменяют до величины Rz в зависимости от скорости вращения и/или от момента сопротивления на валу 4. Изменение радиального расстояния в пределах от величины Ri до Rz может происходить путем механического перемещения источника магнитного поля 3 в радиальном направлении или путем подключения обмоток статора 1, продуцирующих вращающееся магнитное поле, и находятся на радиальном расстоянии Rz от оси 6 при одновременном отключение аналогичных обмоток, находящихся на радиальном расстоянии Rz. Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля 3 применяют в вентильных электрических двигателях с дисковым ротором. В этом случае в качестве элементов взаимодействия 7 применяют постоянные магниты. Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля 3 применяют в асинхронных электрических двигателях с дисковым ротором, изображенным на фиг.2. В этом случае как элементы взаимодействия применяют замкнутые электрические контуры 10, а в роторе выполняют окна 11 соответствующей конфигурации. Кроме того, изменение радиального расположения источники магнитного поля 3 применяют в коллекторных электрических двигателях с дисковым ротором. В этом случае элементы взаимодействия 7 располагают в статоре, а источник магнитного поля - в дисковом роторе, причем в этом случае как элементы взаимодействия 7 могут применять электромагниты. Кроме того, изменение радиального расположения источника магнитного поля применяют в электрических двигателях с внешним ротором. 5 типа «outrunner» 12, как это показано на фиг.З. В этом случае источник 3 магнитного поля располагают в статоре, а дополнительные контуры 10 располагают на боковой дисковой стенке ротора 12 типа "outrunner".

Электрический двигатель на фиг.1, реализованный согласно предложенному способу, может работать, по меньшей мере, в трех режимах, а именно - в режиме максимального крутящего момента, в режиме максимальной скорости вращения и в режиме оптимального потребления.

Режим максимального крутящего момента. При расположении источника магнитного поля 3, находящегося на максимальном расстоянии Ri от оси 6, происходит формирование вращающегося магнитного поля, находящегося на периферии ротора 2 и оно, взаимодействуя с соответствующими элементами 7, (постоянными магнитами, электромагнитами) или контурами 10 создает максимальный крутящий момент, действующий на расстоянии Ri от оси вращения 6. При этом угловая скорость вращения ротора 2 может составлять не более одного оборота в минуту.

Режим максимальной скорости вращения. При перемещении источника магнитного поля 3 и его расположении на минимальном расстоянии Ri от оси 6 происходит формирование вращающегося магнитного поля, которое взаимодействует с соответствующими элементами 7 или контурами 10 и создает крутящий момент, действующий на минимальном расстоянии от оси вращения 6. При этом угловая скорость вращение ротора 2 максимально возможная.

Режим оптимального потребления. При перемещении источника магнитного поля 3 на расстояние 0.5(Ri + R2) от оси 6 происходит формирование вращающегося магнитного поля в центральной., зоне ротора 2, которое взаимодействует с соответствующими элементами 7 или с замкнутыми контурами 10 ротора и создающего крутящий момент, действующий на среднем расстоянии от оси вращения 6. При этом 6 угловая скорость вращения ротора 2 является средней при соответствующем крутящем моменте.

Аналогично реализуются режимы работы электрического двигателя в случае применения способа в коллекторных, асинхронных и вентильных двигателях с дисковым ротором или с ротором типа "outrunner".

При этом изменение расположения источника вращающегося магнитного поля может происходить за счет подключения к источнику тока соответствующих обмоток статора 1, которые могут находиться на разном расстоянии Ri и R2 от оси 6 вращения вала 4.