阅读说明：本技术 用于操作机电马达和Yarimov马达的方法 (Method for operating an electromechanical motor and a Yarimov motor ) 是由 马拉特·奥特洛维奇·亚里莫夫 于 2018-03-06 设计创作，主要内容包括：本发明总体上涉及用于将电能转换成机械能或反之亦然的电机领域中的电力工程和发电,并且可以用于能源工业、工业、农业、林业和公共事业中,以及人类活动的其他领域。为了提高将电能转换为机械能或反之亦然的效率和有效性,并扩大其他功能能力,牛顿力学的主要定律和能量守恒定律都得到了满足,并提供了符合国际标准计量单位的功。提出了以前未知的用于操作机电马达和机电机器的方法。用于操作机电马达的新方法以及该马达使得能够实现机电机器的实际能量特性。与现有技术相比,由所提出的发明执行的功或产生的功率总是更高。(The present invention relates generally to power engineering and generation in the field of electrical machines for converting electrical energy into mechanical energy or vice versa, and can be used in the energy industry, agriculture, forestry and utilities, as well as in other fields of human activity. In order to increase the efficiency and effectiveness of converting electrical energy into mechanical energy or vice versa and to extend the capabilities of other functions, both the principle law of newton's mechanics and the law of conservation of energy are satisfied and work is provided that complies with international standard units of measure. Previously unknown methods for operating electromechanical motors and electromechanical machines have been proposed. The new method for operating an electromechanical motor and the motor enable the realization of the actual energy characteristics of the electromechanical machine. The work performed or the power generated by the proposed invention is always higher compared to the prior art.)

用于操作机电马达和Yarimov马达的方法

技术领域

本发明总体上涉及用于将电能转换成机械能或反之亦然的电机领域中的电力工程和发电，并且可以用于能源工业、工业、农业、林业和公共事业中，以及人类活动的其他领域。

背景技术

现有技术(1)公开了将近两个世纪以前的电动马达和设备的操作装置。从(2)-(5)可以看出，现有技术保持不变，没有经历任何变化，并且仍然具有低效率系数和有效性，无法为例如转子的运动和旋转质量的动态分量的功值或马力值提供量化，这与自然基本定律、机械能守恒定律相矛盾(6)。因此，所有已知方法和设备中的物理过程均与测量值(功值、马力值)的实际经验和实际属性不符，只是推测性的。

例如，根据信息来源(2)第267、271页，能量图无法显示出在机电马达加速期间多余的电能流向何处；其转换的那部分能量在哪里(由于能量守恒定律，它无法消失得无影无踪)。根据来源(3)第213页，确定用于操作机电马达或机电机器的已知方法的效率系数与根本不具有旋转转子的变压器的效率系数大致相同。该事实证实，具有旋转转子的机电马达的已知工作原理与不提供转子运动的机械分量的变压器几乎没有区别。这是不合适的，因为本质上两者是本来不同的设备。在众所周知的(1)-(5)用于为了其性能而操作机电马达和设备的方法中，机械能的分量值不存在，并且不参与操作也不参与其产生的功率，这与能量守恒的基本定律相矛盾，无法在实践中应用。在这种情况下，关于在没有机械分量的情况下将电能转换为机械能的说法是毫无根据的。在这种情况下，分量在哪里？

众所周知的方法和设备阻止了具有新的、增强的和非常规的功能能力的节能技术在整个经济中的广泛应用；他们也没有提供牛顿力学定律的应用(7)。

发明内容

1.机电马达的原理。当在启动期间通过转子加速获得的机械能被累积时，或当转子的旋转运动提前加速时，可以达到技术和工艺效果。然后，将累积的机械能作为主要分量进行量化和应用；该能量直接在稳态模式下***作；此外，来自电流的另一功分量在稳态标称模式下执行，同时执行并获得马达的总机械功，其数量等于由以下数学表达式确定的分量值之和：

Atot＝|Ad|+|Ae|；[1]

其中，Atot是将机电马达的电能转换成机械能的总量化功；

|Ad|是功的来自转子旋转运动的累积能量的分量值；

Ae是功的在马达的稳态模式下来自电流的分量值。

为了方便起见，考虑到传统方法，我们变换了公式[1]，将该公式[1]通过功率表达，并将两部分除以时间t。我们得到功率表达式：

Ptot＝|Pd|+Pe；[2]。

其中，Ptot是以数值形式表示的由机电马达产生的总功率；

|Pd|是功率的来自转子旋转运动的累积能量的分量值；

Pe是功率的在标称或稳态模式下的机电马达的分量值。

众所周知的用于操作电动马达及其设备的方法没有量化和定性地表达主要机械分量，这与[6]中的机械能守恒定律相矛盾，因此它们在工业上不适用。可替代地，定子可以在转子不动时旋转。

在第195页(4)上描述了电动马达或电机整体的运动方程[5.20]，并且在科学和技术上也仅证明了在启动期间转子的加速或加速旋转的物理过程。方程式和表达式[1]和[2]仅反映并描述了机械过程，该机械过程在所提出的方法中出现，用于在标称或稳态模式下操作电动马达和设备本身。例如，从呈现发明人的马达运行的能量图的附图中可以看出，如果工作马达Ae＝0与电网断开，则其转子将在很长的时间td内通过惯性继续旋转，直到其由于摩擦和各种损失而停止。这可以明确证明并确认，功Ad(具有质量m和以模数表示的惯性矩J的转子运动)与Ae(与在稳态模式下马达的绕组中的电流和磁场的相互作用相关联的转子的旋转力)一起同时且持续存在。

附图中机电马达的启动在初始时间tn处|Ad|＝0，转子的旋转运动的功为零。同时功Ae＝最大值，转子的旋转力与马达的绕组中的电流相关联，并且在转子加速过程中的功要比在稳态模式下的功大得多，有时会超出很多。然后，根据发明人的能量图，在加速或转换后，超出的部分发生了从产生的电能转变为机械能，该机械能在时间段tn内被累积并保存为转子运动的一部分。在此时间之后，在存在分量|Ad|的情况下，在时间tp的稳态模式下运行马达。事实还证明，遵守了机械能守恒定律(6)，并且预先发生将功Ae(与电流或功的启动部分相关联的转子旋转力)的超出部分转换为转子的加速，使得|Ad|可以进一步用作稳态模式下转子旋转运动的主要功。因此，根据发明人的能量图，在马达的稳态或标称模式下的时间段tp中，两个分量同时起作用：功分量Ae–在标称模式下与绕组中的电流相关联的转子旋转力，以及|Ad|-由具有质量m和惯性矩J的转子的旋转运动不断累积的主要分量功，它们总计达到可能的机电机器的总功。

在信息来源(1)–(5)中众所周知的用于操作电动马达的方法中，本质上没有提供|Ad|-转子的旋转运动的功分量。没有呈现持续存在并且不会消失无踪无影的马达的功|Ad|或功率|Pd|。同时，在不含分量Pd的情况下，由电动马达消耗的能量的电表仅测量功率分量Pe，其等于截断值tot＝(V3)U-I。稳态模式下的电表不测量稳态模式下的电动马达的转子运动的累积功率分量|Pd|，无论该分量是否持续存在，并且根据附图1中发明人的图，仅由于在稳态运行模式下提供该分量。

所提出的用于操作机电马达的方法的效率系数和有效性通过主要的累积机械分量|Ad|的存在来支持。这些值始终高于根据来源(1)-(4)和按照GOST标准的方法(5)的已知马达。

在发明人在表达式[1]、[2]中提出的情况下，完全遵守了能量守恒定律以及牛顿力学的基本定律(7)。取[1]-[2]中的转子旋转运动的功和功率的绝对值，因为它们的方向为负，具有减速特性，并且在摩擦作用下运动减小。

(4)中第195页的方程[5.20]基于科学知识和能量、功Ad的存在的实际证明，并分类地描述了当“机械能在启动期间在加速下获得或在预先加速旋转运动时累积”的物理过程。众所周知，旋转运动的机械能或功仅通过角速度和惯性矩(围绕旋转轴的质量分布)被执行。(6)中第4节“旋转运动动力学的主要定律”第78页“示例1.M＝J-dop/dt作为对于固体的转子的运动方程式”。ε＝dop/dt是机电马达转子在启动期间的加速度。在启动时间段tn中，在稳态模式下，转子的动能增加到恒定值Ad。因此(4)中第195页的方程式[5.20]仅描述了机电马达操作的启动模式或启动周期，其中方程式的右侧显示了电磁转矩或电能启动部分，电磁转矩或电能启动部分等效地转化为转子的存储或累积的机械能。在转子加速后，可以将存储功率“存储”为动能Ad＝J-G²/2，其大小恒定，可以产生功Ad。

在(4)中的第195页的方程式[5.20]中，可以测量作为电能启动部分的右侧。为此，电能的量化值应使用常规的电表或计数器单独测量，电表或计数器如信息来源(2)第221页8-6中的根据附图1的图的从供电时刻直到转子加速结束后的稳态模式的启动期间消耗的“电能的测量”所示。电能启动部分的值消耗等于马达转子的机械能Ad，这是基于信息来源(6)第57页第1节中的“能量守恒和转换法则”。“能量”第3章“功和机械能”，在表达式[1]中，进而一直量化地作为一种分量存在或被存储并充当转子的累积机械能。因此，单独测量了电能启动部分的物质当量作为Ae＝V3-UT-5-tn/2–常规三角形的面积，其中，其通过附图1的图中的转子加速而转换为转子的旋转能量。

众所周知，机械能的存储或累积的物理基础和证据，例如从信息来源(8)中第178页，“……由应用在主体上的所有力执行的功用于获得其动能……”，以及从(4)中第195页的表达式[5.20]，对于本发明电动马达的转子，考虑到在启动期间的电磁力的功用于获得动能或以机电马达的转子的动能形式存储和累积机械能。

然后，根据能量守恒定律(6)，累积的能量Ad与Ae一起产生机电马达的物理功的总积分值，该机电马达将电能转换为机械能[1]。

特征“存储和应用累积的机械能”，“直接使其在稳态模式下运行”是完全确定的，其中具有目标质量m和惯性矩J的马达转子是实物，并且在转子加速期间通过将电能启动部分等效降低至标称值而获得的、以最终或计算出的能量形式存在的累积机械能，是能量“存储”的物质手段。

根据信息来源(1)–(4)，“在马达的稳态标称模式下，执行来自电流的不同值的功分量”的特征Ae客观存在。能量的这部分功是通过常规方法使用上述众所周知的设备和电表来测量的。

如表达式[1]或[2]中的特征“共同执行总机械功并获得等于分量值之和的量”是基于客观存在的、分别测量的值Ad和Ae，上述和针对客观存在的每个特征被提出的物质手段基于能量守恒和转化的基本定律。

附图说明

附图示出了发明人的能量图，该能量图以图形的方式呈现了用于操作机电马达和马达的建议方法。附图中的图根据能量的类型在顶部划分了三个工作区域：E–电气，中间的EM–机电，和M–机械。左侧显示了三个时间段或马达的运行模式，tn是启动时间，tp是稳态模式时间，U是马达与电网断开后的马达停止时间。对于每个时间段，在图形的右侧都有功值的间隔：启动期间与转子的质量旋转的加速到运动能量的稳态功相对应，从分量Ad＝0到Ad＝最大值，从零到最大值，而总能量平衡为Atot＝|Ad|+Ae。然后，在稳态模式tp下，功也等于总值Atot.＝|Ad.|+Ae，并且在隔离电压ta.之后，在分量从Ad＝最大值到Ad＝0的间隔确定功。图形的底部显示等式[1]作为建议方法的功的总和。在图形的中心，从上至下，双向箭头显示了损耗，根据时间段和操作模式，这些损耗对分量Ae和|Ad.|都有影响。最初，在启动期间tn中，损耗取决于大启动电流的功，而机械摩擦力等于零；最后，在稳态模式下，损耗平衡在每个分量、机电Ae和转子运动的机械功|Ad.|之间平均分配。如图形底部所示，在隔离为机电马达供电的电压后，仅存在机械损耗，该机械损耗会随着转子由于惯性的运动的速度降低而减小。从上到下的中间虚线限制并表示损失，这些损失单独地和总计通过箭头表示，其中Acon.tot.＝Acon.e+Acon.d。在图形上的功的机械区域中示出数学公式|Ad.|＝J-co²/2，很显然这是转子运动的动能区域，在从转子启动时段tn的区域从纯电能转换后，功一直存在。在能量图的顶部，在启动时间tn开始时，总功Atot具有电特性和含量，并且在转子加速期间电特性和含量会减小，并转换为转子旋转运动的机械功，转子的旋转运动朝图形的右侧机械方向运动。该图形以图形方式显示了建议的用于操作机电马达的方法的功的机电和机械部分的分量比例，该比例是根据来源(2)第267页的能量图以及来源(3)、(4)的已知方法的两倍。

2.马达。该技术结果是通过具有定子和转子的机电马达实现的，其中目标质量和惯性矩在定子中旋转并放置在带盖的支撑件上。机电马达可以累积机械能，该机械能由于在启动期间转子质量的加速旋转而被预先转换，然后被存储并作为马达稳态模式下的主要分量，以及功的来自电能的量化分量，电能在稳态模式下旋转转子，其中总功的量化平衡等于通过表达式[1]确定的分量值之和。

为了生产之前未知的新的机电马达，因为其在不违反牛顿力学的基本定律和能量守恒定律的情况下运行，并且按照国际单位，在马达中通过具有电流的导体和磁场的相互作用，电能向机械能的转换包括用质量为m、惯性矩为J的转子来实现，并且能够以数值形式累积机械能，以及根据数学表达式[1]和[2]从两个分量获得总功或功率。发明人的能量图以图形方式显示了可能存在的转子结构，该转子结构在启动时间tn.内从电能转换后以动能的形式累积了机械能的量化值，从而运动。然后，根据数学表达式[1]、[2]，机械能一直存在，并与电气分量一起执行总功或功率。

具体实施方式

提出的机电马达包括定子和转子，转子以质量m和惯性矩J在定子中旋转，其制造方式是：马达能够累积预先被转换的机械能，由于在启动时间段内转子质量的加速转动，然后将机械能存储并且有效值作为马达稳态模式下的主要分量，以及具有功的来自电能的量化分量，所述电能在稳态模式下旋转转子，其中总功或全部功的平衡等于通过表达式[1]确定的分量值之和。

实施例的详细描述

所提出的用于操作机电马达的方法的实现如下：在转动支撑件上取质量为m且惯性矩为J的转子，并使转子在定子中旋转；此时，在启动时间段内累积了机械能，而机械能又是通过加速转子或加速其旋转运动而获得的；然后，累积的机械能被存储并用作主要分量，该累积的机械能在稳态模式下使用。此外，在马达的稳态标称模式下，由电流来执行功分量的另一个值，而执行总机械功并获得总机械功的量等于通过数学表达式[1]确定的分量值之和。

已知在提出的发明优先权日期之前的一些方法可以实现建议的方法。这些资料基于例如广泛使用的AIR-225品牌的马达的信息，其中额定功率Pn–55kW，3000rpm或转子速度314s1，电源380V，启动电流与额定电流之比1p/1n＝5，质量m＝320千克。例如，让我们考虑质量为120kg的马达转子，其工作部件的直径为250mm。

为了启动AIR-225电动马达，需要大的启动电流以使质量m＝120kg且惯性矩J＝m-r²/2＝120kg-0.125²/2m²＝0.9375kg/m²的转子加速。因此，存在一种启动模式，其电流的启动时间段为tn，这与附图中发明人的能量图上的应用图形的启动模式相对应。在启动模式结束之后，马达在主要分量Ad＝(J-CD²)/2的参与下在稳态模式下继续运行，这与根据附图1的应用图形的运行模式tp.相对应。因此，在启动模式期间，提供了转子的机械能累积到期望值。然后，在启动模式结束后，根据机械能守恒定律，应用所获得的机械能，所获得的机械能具有由数学表达式[1]确定的分量Ad和Ae的总量。

由于电动马达众所周知，诸如AIR-225，在稳态模式下没有以数值形式将电能的启动部分转换为转子的机械能，因此，在没有马达转子的量化累积能量的情况下，稳态模式中的电能“对机械摩擦力或阻力(负载)有直接影响”。这在客观上是不可能的，并且与能量守恒定律相矛盾。

累积的机械能的应用是通过科学证明的方法进行的，并且通过参考现有技术得到了证实。已知借助于旋转运动的惯性矩(围绕旋转轴的质量分布)来执行机械能或功。

通过公式Ad＝(r·ω²)/2＝(0.9375kg/m²-314s²)/2＝46216.875J(W-s)，可以找到具有已知马达的转子的累积机械能值。在这里，我们可以将AIR-225的某些额定功率值(诸如55kW或55000W)与转子的生成的动能功率Pd＝46216W或功Ad＝46216J(W-s)进行比较。在第一近似中，在不考虑来自Atot的损耗和负载的情况下，在稳态模式下的功Ae不超过55％(54.34％)，通过表达式[1]Atot.＝55000Ws+46216Ws＝101216Ws(J)或通过表达式[2]＝101216W。根据机械能守恒定律，将AIR-225电动马达的电能启动部分转换为转子的累积机械能Ad或Pd。然后，根据能量守恒定律(6)，累积的能量与Ae一起根据将电能转换为机械能[1]来执行机电马达的物理功的总量。

“累积机械能的应用及其在稳态模式下的立即运行”在所有类型的功中分类分配：机械摩擦力和对转子运动的抵抗力的能量以及在最初将马达用作机械驱动器(马达的转子)情况下的负载强度。在科学和实践中，没有事实能证明电磁力的量化和定性作用，忽略了马达转子的机械能或诸如电磁矩之类的力直接对摩擦力、阻力和/或负载的机械能的影响。

将传统上相同的机电马达AIR-225与转子的累积机械能的不同量化值进行比较，可以是本发明的权利要求1和2所要求保护的实用和最佳实现的示例，提供其实用性。从数学表达式Ad＝J-CQ²/2或功率Pd＝J-co²/2-t，例如，其可以表示为ω＝V(2A J)。如果在转子的输出轴上施加的机械负载ΔA值相等，则它们直接通过表达式[1]中累积的机械分量起作用；这样，由于机械能与平方根下的惯性矩成反比，因此具有较小累积机械能的马达会产生较大程度的反应，并通过减小角速度Δω来消耗转子的动能。因此，为了给具有高惯性矩值的机电马达设置标称模式，需要通过重新填充转子角速度Δω的“消耗量”，使表达式[1]的能量Ae的电气分量的量化值较低。因此，转子的累积机械能分量越大，作为表达式[1]或[2]的一部分，执行相同量的功所需的电能的量就越少。

由于在稳态模式下，众所周知的马达(1)-(4)和例如AIR-225在数值形式上不具有电能的启动部分或任何等效机械能，事实证明，现有的用于操作电动马达的方法“与能量守恒定律相矛盾”。该声明最终是客观和明确的，以量化和可测量的机械能或功Ad的分量形式在科学和技术上得到证明。因此，所提出的用于操作机电马达的方法及其实现的装置的发明人发明是唯一不与机械功的定义和本质相矛盾并反映牛顿力学(7)现有定律的应用的发明。

所提出的用于操作电动马达的方法和马达的发明是新颖的，非显而易见的并且在工业上可应用的；他们还符合现行法律规定的标准。

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