ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ (МАШИНЫ) МНОГОКОНТУРНЫЕ
ПОСТОЯННОГО ТОКА

Двигатели постоянного тока, имеющие два и более магнитных контура, относятся к машинам используемых в различных приводах и как генераторы постоянного тока. Предлагаемые авторами Лакатош В.П. и Лакатош А.В. машины не имеют аналогов в электротехнике и имеют ряд преимуществ перед существующими устройствами. Основное отличие предлагаемых машин заключается в том, что стороны рамки находятся в однородном магнитном поле, постоянно перпендикулярно пересекая магнитные силовые линии на всем своем движении в 360° создавая постоянное ЭДС, большой крутящий момент и КПД.

Изобретатели Лакатош А.В. и Лакатош  В.П.

Современная техника достигла колоссального развития, где основное бремя нагрузок несет энергетическая система. В области энергетических систем постоянного тока особых перемен нет.  Как были изобретены сто лет назад двигатели и генераторы со сложнейшими коллекторами, так и по сей день они изготавливаются  и  их движущая  сила  заключается  во  вращении  рамки  в переменном магнитном поле. Если проанализировать работу якоря с обмоткой, то мы увидим,  что в рабочем процессе участвуют одна или две обмотки. А остальные обмотки, если их десять или двадцать? Остальные обмотки являются балластом,    так    как    в    работе    участвуют    только    те    обмотки,    которые перпендикулярно   пересекают   магнитные   силовые   линии,    расположенные между полюсами и находятся под некоторым углом до полного параллельного движения к ним. Здесь коэффициент использования обмотки очень низок, но электроэнергия на них расходуется. Это не экономично. Если учесть, что якорь состоит из «болванки» металлической с пазами для обмотки и служит для того, чтобы создать напряженное магнитное поле между полюсами, внутри которой вращается обмотка и весит сотни кг, то для раскрутки такого якоря тратится очень   много   энергоресурсов.   Как   видим   из   этого   примитивного   анализа современные двигатели и генераторы с самыми сложнейшими коллекторами имеют  много  существенных   недостатков.   (Это уже не говоря   об   искажениях магнитного поля, самоиндукции и т.п.)    И в итоге в генераторе мы получаем переменный  синусоидальный  ток.   В  современной  технике  нет  генераторов постоянного  тока,   кроме  униполярных  двигателей  и  генераторов.   Но  беда униполярных   машин   состоит   в   том,   что   они   дают  малое   ЭДС,   большие снимаемые    токи,    что    приводит    к    большим    проблемам    и    вопросу    о целесообразности их использования.   Кроме выше перечисленных недостатков следует  отметить,   что  современные   машины   постоянного  тока   потребляют высокое напряжение 410 Д 630 В и это закономерно, так как с увеличением мощности двигателя увеличивается сопротивление обмотки. А ведь куда проще было бы иметь двигатель с таким же крутящим моментом, но с пониженным напряжением и с меньшим риском пробоя коллектора или обмотки. Я считаю, что    все    вышеперечисленные    недостатки    можно    решить    с    внедрением многоконтурных     машин  постоянного  тока,      изобретенные   Лакатош В.П., Лакатош А.В., Проценко С.Е., Лакатош Р. А. и Костенко С.Н.

Патенты по Украине № 5677 Л, № 61727 А и другие дают возможность избавится от многих недостатков, которые имеют современные классические машины постоянного тока. Прежде всего, следует сказать, что в основу работы двухконтурных машин заложен принцип движения проводника в однородном магнитном поле, перпендикулярно пересекающем магнитные силовые линии на всем своем пути движения.

Авторы создали целое семейство двигателей постоянного тока  с многоконтурным магнитным полем (в приведенном материале продемонстрированы далеко не все разработки, в том числе микродвигатели с уникальными свойствами). Эти действующие модели открывают новые возможности электрических приводов. На фигуре 1 (ниже) изображен двухконтурный двигатель постоянного тока, где магнитными контурами являются подковообразные магниты, возбуждаемые катушками. Между контурами образовывается             щель      с   напряженным   магнитным   полем,   в   котором передвигается проводник, постоянно пересекая перпендикулярно (на 180°) магнитные силовые линии, образуя прямоугольное, максимальное ЭДС постоянного тока. При двух рамках или обмотках на коллекторе происходит перекоммутация и ЭДС течет постоянно через нагрузку. Следует сказать, что якорь может быть выполнен из стали, алюминия, эбонита, текстолита, композитных материалов, феромагнитов и т.п. Якорь внутри полый, в виде стакана и особого веса не имеет, по сравнению с обмоткой. В связи с тем, что такой тип якоря совершает тяговые усилия на 360°, то при испытании двигатель затратил 20 ватт и произвел крутящий момент 0,5 НМ.

Такая конструкция двигателей дает возможность создавать двигатели практически любых диаметров, собирая диски в пакеты, где есть возможность включать их, в зависимости от необходимой нагрузки, исключая всевозможные регуляторы. В зависимости от высвободившихся на данный момент дисков (спуск с горы) ЭДС можно послать на подзарядку аккумуляторов. Использование пакетных двигателей на транспорте, ветрогенераторах, прокатных станах, в народном хозяйстве дает возможность экономить энергоресурсы. Достаточно сказать, что в данной разработке якорь сделан из текстолита и дает отличные результаты, так как отсутствует вихревой ток, ток самоиндукции ит.п.

Разработан целый ряд двухконтурных двигателей, которые рассчитаны на напряжение до 100 В и током до 4 А. Главным вопросом в этих конструкциях стоит максимальное использование обмотки якоря. Во всех опытных образцах все обмотки участвуют в создании крутящего момента на 360°, но есть мертвые зоны которые, как и в классических, так и в наших двигателях-генераторах не принимают активного участия в работе. Это лобная и тыльная часть обмотки цилиндрического якоря. Благодаря двухконтурности машин авторы нашли способ включить в полезную работу все стороны якоря. В настоящее время создан двигатель (фигура 3, ниже), где в работе, создающей крутящий момент, участвует и третья сторона обмотки - лобная. Такой двигатель потребляет 1 Ампер, 24 Вольта, развивает 15 700 оборотов в минуту и крутящий момент 0,500 НМ. Все, созданные нами, двухконтурные машины постоянного тока как цилиндрические, так и дисковые обладают форсажным эффектом, увеличивая крутящий момент и скорость вращения в полтора - два раза. Работа машины в форсажном режиме в классических двигателях мне не известна. Вышеуказанные машины дают возможность применять постоянные магниты. Это значительно скажется на экономно локальных электрических устройствах.

В настоящее время разработана конструкция машины, в которой все четыре стороны рамки находятся в полезной работе при создании крутящего момента якорем на валу.

Изобретенные нами машины аналогов в мировой практике не имеют и из производственных испытаний, проводимых над созданными машинами, следует отметить преимущества над традиционными классическими двигателями – генераторами:

1.                    Якорь может быть изготовлен из твердых пород дерева, эбонита, текстолита, алюминия, стали, композиционных материалов порошковой металлургии, ферритов и т. п. (в зависимости от назначения), возможно штамповать якоря с обмоткой из пластмасс.

2.                    Статоры могут быть с двумя, четырьмя и многоконтурными полями, как с постоянными магнитами, так и с электрическими катушками возбуждения.

3.     Коэффициент использования обмотки якоря в создании крутящего
момента может быть доведен до 95%.

4.                   Конструкция обладает способностью работать в форсажном режиме (не повышая напряжение, а сделав соответствующее переключение во время работы двигателя, мощность и обороты увеличиваются вдвое, без дополнительного питания и без вреда для якоря).

5.                   Генератор индуцирует идеальный экстремальный постоянный ток, без каких либо выпрямляющих и сглаживающих устройств.

6.                   Минимальный пусковой ток.

7.                   Конструкция позволяет работать машине в двигательном режиме, одновременно генерировать постоянный ток на другие потребители, используя одну и ту же обмотку якоря.

8.                   Коллектор состоит максимум из 24 пластин, а не из 500 и более как в традиционных машинах постоянного тока.

9.                   Отсутствие вихревых токов.

10.            Отсутствие sin угля.

11.            Отсутствие эффекта Гистерезиса.

12.            Создан дисковый двигатель толщиной 17-20 мм с нормальной обмоткой и высокой энергетической возможностью.

13.      Создан двигатель с пластинчатой обмоткою якоря с полным использованием площади диска. 

На основании вышеизложенного следует сказать, что все, нами созданные машины по способу движения проводника в однородном магнитном поле перпендикулярно пересекающие магнитные силовые линии на всем пути движения очень технологичны в производстве и не требуют особых материальных затрат. Дело в том, что эти электрические машины постоянного тока имеют не более 12 для малогабаритных двигателей, генераторов и 24 обмотки для машин большой мощности.

  В классических машинах увеличивают количество обмоток для приближения к перпендикулярному пересечению магнитной силовой линии, а это усложняет конструкцию якоря и коллектора в частности, который не редко стоит дороже, чем весь двигатель. Изготовленные нами образцы электрических машин до 200 ватт не превышают стоимостью всех работ 50 - 70 грн. с учетом всех токарных и фрезерных робот, стоимости обмоточного провода и сборки. В зависимости от назначения электрических машин есть возможность изготавливать якоря из дерева, пластмасс, что в свою очередь, естественно, понижает себестоимость изделия. Например, для детских машин и игрушек.

   Преимущества предлагаемых машин постоянного тока особенно будет заметно в сфере электротранспорта. Используемые в настоящее время классические двигатели в троллейбусах, трамваях, электровозах имеют вес в несколько тонн и на их собственную перевозку требуются большие энергозатраты в то время как нами предлагаемые машины будут иметь на несколько порядков меньший вес и на несколько порядков больший крутящий момент. При том дефиците энергоресурсов, что существует на сегодняшний день, потребление напряжения на электротранспорт 680 и больше вольт, по меньшей мере, расточительно, если учесть при этом килоамперы и естественно меговаты. Секрет такого расхода прост: в классических двигателях создается крутящий момент одной, двумя обмотками якоря, а остальные обмотки являются балластом, но на них затрачивается энергия. Современные классические двигатели прошли столетнюю эволюцию, и конструкторы ухитряются увеличить коэффициент использования обмоток якоря, но должного эффекта не могут добиться. В предлагаемых нами машинах сразу заложен способ эксплуатации всех обмоток якоря одновременно. Соответственно уменьшается потребление электроэнергии на производство такого же крутящего момента, что и на классических машинах. До нашего изобретения дисковых двигателей постоянного тока не было. Существуют униполярные машины с печатными платами, где обмотка представляет собой отрезок проводника. Такие машины не оправдали себя из-за больших токовых нагрузок и малого ЭДС. Наши дисковые машины являются тяговыми, приводными машинами. Особенно интересно, что наши дисковые машины обладают интересной закономерностью, которая состоит в том, что потребление энергии на маленькую машину может быть равно потреблению энергии в несколько раз большей машиной. Вот пример, который можно наблюдать на действующих опытных образцах машин постоянного тока:

машина имеет диск 100 мм,

обмотка якоря произведена из провода сечения 0,5 мм, соответственно сопротивление обмотки 50 ом, напряжение 10 вольт, ток 0,2 А,

потребляемая мощность 2 ватта,

но изготовили дисковый якорь для электромобиля

диаметром 300 мм для электромобиля, обмотка якоря произведена из провода сечения 1,5 мм,

    соответственно сопротивление обмотки 50 ом, напряжение 10 вольт, ток 0,2А, потребляемая мощность 2 ватта.

Оказывается потребляемая мощность одна и та же, но крутящий момент на несколько порядков выше, так как в этих дисках при создании крутящего момента участвуют все 12 обмоток одновременно. Если в первом случае для  того, чтобы снизить обороты необходимо ставить редукторы, то во втором случае обороты будут меньше, а крутящий момент может быть больше чем после редуктора с диаметром якоря 100 мм.

Необходимо отметить, что все наши машины технологичны и могут быть поставлены на конвейерную сборку и изготовление, что в свою очередь снизит себестоимость и увеличит производительность.

Рассматривая дальше преимущества наших электрических машин постоянного тока, необходимо отметить, что все классические машины получают импульсный крутящий момент, то есть в момент перпендикулярного пересечения магнитной силовой линии. Поэтому, чем больше обмоток, тем меньше пауз между пересечением, тем больше частота толкающих импульсов, которые сглаживаются инерционной массой якоря. В наших двигателях такой эффект отсутствует, так как якорь с обмоткой постоянно перпендикулярно пересекает магнитные силовые линии и производится крутящий момент на все 360°. Здесь нет пульсирующего крутящего момента, но есть мощный постоянный крутящий момент.

Одним из положительных факторов наших машин является то, что при коммутации на коллекторе не возникает искрение. На набегающем крае щетки искрение отсутствует потому, что ток прямоугольной формы и не имеет разницы напряжения. Между двумя соседними пластинами напряжение ровно нулю и между ними нет перепада.

Если рассмотреть наши электрические машины постоянного тока в разрезе теории электрических машин, то само перечисление положительных факторов займет много страниц и эти факторы бесценны. В область электрических машин дан новый принцип преобразования электроэнергии в механическую и наоборот. Поэтому как скоро мы будем экономить энергоресурсы, зависит от тех людей, которые поймут важность вопроса стоящего перед человечеством. 

Фигура 1 – фотография : патент 56777 А – 1;

Фигура 2 – фотография : патент 61727 С2 двухконтурный;

Фигура 3 – фотография : патент 68548 А;

Фигура 4 – фотография : патент 61727 С2 четырехконтурный;

Фигура 5 – фотография : патент 61727 С2 двигатель – генератор.