BR102017003019A2

BR102017003019A2 - Mechanical power conversion and electromagnetic induction power generation system

Info

Publication number: BR102017003019A2
Application number: BR102017003019A
Authority: BR
Inventors: Severino Dos Santos Jailson; Andrade Oliveira José; Valdoilson Dos Santos José
Original assignee: Severino Dos Santos Jailson; Jose Andrade Oliveira; Jose Valdoilson Dos Santos
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-09-25

Abstract

a presente invenção tem por finalidade gerar energia elétrica limpa e sustentável utilizando-se de princípios científicos, em conformidade com as grandezas elétricas estabelecidas no sistema de geração de energia elétrica. o dito sistema é composto de gerador primário (01), gerador secundário (12), motor de indução do gerador primário (02), motor de indução do gerador secundário (21), volante de inércia do motor de indução do gerador primário (03), volante de inércia do motor do gerador secundário (20), volante de inércia intermediário do gerador secundário (16), volante do gerador primário (06), volante do gerador secundário (13), polia do motor do gerador primário (04), polia do motor do gerador secundário (19), polia intermediária do gerador secundário (15), polia intermediária do motor do gerador secundário (17), correia sincronizadora do gerador primário (05), correia sincronizadora do gerador secundário (14), correia sincronizadora do motor do gerador secundário (18), retificador de tensão (07), sistema de automação (08), inversor de tensão (09), controlador de tensão (10), banco de baterias (11), além de rotor do gerador primário (22) e rotor do gerador secundário (23) confeccionados com imã de neodímio. o gerador primário (01) gerará potência suficiente para se auto alimentar e fornecer à carga quando utilizado isoladamente, porém, quando utilizado para geração de energia elétrica em larga potência, não disponibilizará a potência gerada para a carga e sim para alimentação do motor de indução do gerador primário (02) e para o motor de indução do gerador secundário (21). assim sendo, o gerador secundário (12) disponibilizará a potência gerada em sua totalidade para a carga.The purpose of the present invention is to generate clean and sustainable electric energy using scientific principles in accordance with the electrical quantities established in the electric power generation system. said system is comprised of primary generator (01), secondary generator (12), primary generator induction motor (02), secondary generator induction motor (21), primary generator induction motor inertia flywheel (03 ), secondary generator engine flywheel (20), secondary generator flywheel (16), primary generator flywheel (06), secondary generator flywheel (13), primary generator engine pulley (04) , secondary generator motor pulley (19), secondary generator idler pulley (15), secondary generator motor idler pulley (17), primary generator timing belt (05), secondary generator timing belt (14), belt secondary generator motor synchronizer (18), voltage rectifier (07), automation system (08), voltage inverter (09), voltage controller (10), battery bank (11), plus generator rotor (22) and secondary generator rotor river (23) made of neodymium magnet. the primary generator (01) will generate sufficient power to self-feed and supply the load when used alone, but when used for large power generation, it will not provide the power generated for the load but rather for induction motor power primary generator (02) and secondary generator induction motor (21). therefore, the secondary generator 12 will provide the fully generated power to the load.

Description

(54) Título: SISTEMA DE GERAÇAO DE ENERGIA ELÉTRICA POR CONVERSÃO DE ENERGIA MECÂNICA E INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA (51) Int. Cl.: H02K 53/00 (73) Titular(es): JOSÉ VALDOILSON DOS SANTOS, JAILSON SEVERINO DOS SANTOS, JOSÉ ANDRADE OLIVEIRA (72) Inventor(es): JAILSON SEVERINO DOS SANTOS; JOSÉ VALDOILSON DOS SANTOS; JOSÉ ANDRADE OLIVEIRA (85) Data do Início da Fase Nacional:(54) Title: ELECTRICAL ENERGY GENERATION SYSTEM BY MECHANICAL ENERGY CONVERSION AND ELECTROMAGNETIC INDUCTION (51) Int. Cl .: H02K 53/00 (73) Owner (s): JOSÉ VALDOILSON DOS SANTOS, JAILSON SEVERINO DOS SANTOS, ANDRADE OLIVEIRA (72) Inventor (s): JAILSON SEVERINO DOS SANTOS; JOSÉ VALDOILSON DOS SANTOS; JOSÉ ANDRADE OLIVEIRA (85) Start date of the National Phase:

15/02/2017 (57) Resumo: A presente invenção tem por finalidade gerar energia elétrica limpa e sustentável utilizando-se de princípios científicos, em conformidade com as grandezas elétricas estabelecidas no sistema de geração de energia elétrica. O dito sistema é composto de gerador primário (01), gerador secundário (12), motor de indução do gerador primário (02), motor de indução do gerador secundário (21), volante de inércia do motor de indução do gerador primário (03), volante de inércia do motor do gerador secundário (20), volante de inércia intermediário do gerador secundário (16), volante do gerador primário (06), volante do gerador secundário (13), polia do motor do gerador primário (04), polia do motor do gerador secundário (19), polia intermediária do gerador secundário (15), polia intermediária do motor do gerador secundário (17), correia sincronizadora do gerador primário (05), correia sincronizadora do gerador secundário (14), correia sincronizadora do motor do gerador secundário (18), retificador de tensão (07), sistema de automação (08), inversor de tensão (09), controlador de tensão (10), banco de baterias (11), além de rotor do gerador pri(...)02/15/2017 (57) Abstract: The purpose of this invention is to generate clean and sustainable electricity using scientific principles, in accordance with the electrical quantities established in the electricity generation system. Said system is composed of primary generator (01), secondary generator (12), induction motor of the primary generator (02), induction motor of the secondary generator (21), flywheel of the induction motor of the primary generator (03 ), secondary generator motor flywheel (20), secondary generator intermediate flywheel (16), primary generator flywheel (06), secondary generator flywheel (13), primary generator motor pulley (04) , secondary generator motor pulley (19), secondary generator intermediate pulley (15), secondary generator motor intermediate pulley (17), primary generator synchronization belt (05), secondary generator synchronization belt (14), belt secondary generator motor synchronizer (18), voltage rectifier (07), automation system (08), voltage inverter (09), voltage controller (10), battery bank (11), in addition to the generator rotor pri (...)

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1/4 “SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA POR CONVERSÃO DE ENERGIA MECÂNICA E INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA” [0001] O presente pedido de patente de invenção, visa a geração de energia elétrica de forma limpa e sustentável, utilizando-se de um grupo de equipamentos que fazem parte do processo produtivo industrial, que foram incorporados ao invento mediante estudos embasados na literatura científica.1/4 "ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM BY MECHANICAL ENERGY CONVERSION AND ELECTROMAGNETIC INDUCTION" [0001] The present patent application aims at generating electricity in a clean and sustainable manner, using a group of equipment that are part of the industrial production process, which were incorporated into the invention through studies based on scientific literature.

[0002] Das diversas formas de geração de energia disponíveis podemos citar geradores contendo motores a diesel, hidrelétricas que se utilizam de meio hidráulico, painéis fotovoltaicos através dos raios solares, nuclear por meio da fissão do átomo, dentre outras.[0002] Of the various forms of energy generation available, we can mention generators containing diesel engines, hydroelectric plants that use hydraulic means, photovoltaic panels through the sun's rays, nuclear through the fission of the atom, among others.

[0003] Há que se considerar, que algumas fontes geradoras de energia disponíveis são esgotáveis por depender de combustíveis fósseis, a exemplo dos geradores convencionais, que emitem poluentes atmosféricos na medida em que ocorre a combustão, basicamente gás carbônico acompanhado de outros compostos nocivos que são expelidos para o meio ambiente.[0003] It must be considered that some sources of energy available are exhaustible because they depend on fossil fuels, like conventional generators, which emit air pollutants as combustion occurs, basically carbon dioxide accompanied by other harmful compounds that are expelled into the environment.

[0004] Ademais, geradores tradicionais como os movidos a diesel, se mostram eficientes apenas em aplicações como fonte de emergência e não são recomendados para geração permanente, em virtude da inviabilidade econômica e do superaquecimento.[0004] In addition, traditional generators, such as diesel ones, are efficient only in applications as an emergency source and are not recommended for permanent generation, due to economic unfeasibility and overheating.

[0005] Por sua vez, a energia solar requer um custo elevado e somente é capaz de gerar potência em escalas menores, incapaz de suprir as necessidades de grandes parques industriais, além de demandar grandes áreas de implantação.[0005] In turn, solar energy requires a high cost and is only capable of generating power on smaller scales, unable to meet the needs of large industrial parks, in addition to requiring large areas of implementation.

[0006] Quanto a utilização de energia nuclear, conforme se constata inclusive no conhecimento ordinário, tal fonte traz consigo uma carga de aspectos negativos, seja em relação à produção de lixo nuclear, seja em relação aos elevados riscos ao meio ambiente.[0006] As for the use of nuclear energy, as seen even in ordinary knowledge, this source brings with it a load of negative aspects, both in relation to the production of nuclear waste and in relation to high risks to the environment.

[0007] Se pensarmos na construção de uma usina hidrelétrica, não podemos olvidar os severos impactos ambientais provocados em sua fase de implantação, e na sua manutenção tendo em vista que os recursos hídricos constituem fonte cada vez mais escassa.[0007] If we think about the construction of a hydroelectric plant, we cannot forget the severe environmental impacts caused in its implementation phase, and in its maintenance considering that water resources are an increasingly scarce source.

[0008] Com intuito de solucionar tais problemas desenvolveu-se a presente invenção que tem por objetivo gerar energia elétrica limpa e sustentável, mediante utilização de motor de indução, redutor de velocidade, sistema de automação[0008] In order to solve such problems, the present invention was developed with the objective of generating clean and sustainable electric energy, using an induction motor, speed reducer, automation system

Petição 870170010013, de 15/02/2017, pág. 7/16Petition 870170010013, of 02/15/2017, p. 7/16

2/4 (composto de inversor de frequência e unidade de controle), inversor de tensão, banco de baterias e rotor dos geradores (composto de ímãs neodímio) que compõem o sistema de geração. Com esses componentes, aliados aos princípios da física e aos dispositivos de automação, tornar-se-á possível a geração de energia elétrica em baixa e alta potência.2/4 (composed of frequency inverter and control unit), voltage inverter, battery bank and generator rotor (composed of neodymium magnets) that make up the generation system. With these components, combined with the principles of physics and automation devices, it will be possible to generate low and high power electricity.

[0009] O sistema elétrico brasileiro funciona obedecendo a frequência de 60 Hz e em função das grandezas elétricas foi definida a rotação do rotor do gerador em função do número de polos. A transformação de velocidade angular em torque, e a utilização de imã neodímio, viabilizam o desenvolvimento do sistema de geração de energia elétrica por conversão de energia mecânica e indução eletromagnética sem a utilização de combustível alternativo, cujo efeito técnico alcançado consiste na geração de energia em corrente alternada (AC).[0009] The Brazilian electrical system works obeying the frequency of 60 Hz and, according to the electrical quantities, the rotation of the generator rotor was defined according to the number of poles. The transformation of angular speed into torque, and the use of a neodymium magnet, enable the development of the electric power generation system by converting mechanical energy and electromagnetic induction without the use of alternative fuel, whose technical effect is the generation of energy in alternating current (AC).

[0010] A invenção poderá ser melhor compreendida através da seguinte descrição detalhada, em consonância com as figuras em anexo, onde:[0010] The invention can be better understood through the following detailed description, in line with the attached figures, where:

[0011 ] A FIGURA 1 representa uma vista de topo do sistema de geração.[0011] FIGURE 1 represents a top view of the generation system.

[0012] A FIGURA 2 representa uma vista em perspectiva do sistema de geração.[0012] FIGURE 2 represents a perspective view of the generation system.

[0013] Com referência a estas figuras, é valido esclarecer que o gerador primário (01) gerará em corrente alternada (AC) nas tensões de 12V, 24V, 48V ou 96V, que serão retificadas para tensão contínua. A potência gerada será a partir de 1 KW, suficiente para manter o motor de indução do gerador primário (02), motor de indução do gerador secundário (21) e alimentar o banco de baterias (11), isto quando for utilizado para alimentar o gerador secundário (12). Entretanto, ao ser utilizado isoladamente sem alimentar o motor de indução do gerador secundário (21), além de se auto alimentar, disponibilizará a potência gerada para a carga. Quando o gerador primário (01) disponibiliza a potência gerada para alimentar o motor de indução do gerador primário (02) e o motor de indução do gerador secundário (21), a potência gerada pelo gerador secundário (12) será disponibilizada em sua totalidade para a carga e assim sucessivamente, possibilitando a geração de potências mais elevadas.[0013] With reference to these figures, it is worth clarifying that the primary generator (01) will generate alternating current (AC) at voltages of 12V, 24V, 48V or 96V, which will be rectified for continuous voltage. The power generated will be from 1 KW, sufficient to maintain the induction motor of the primary generator (02), induction motor of the secondary generator (21) and supply the battery bank (11), this when it is used to supply the secondary generator (12). However, when used alone without powering the secondary generator's induction motor (21), in addition to being self-powered, it will provide the power generated for the load. When the primary generator (01) provides the power generated to feed the induction motor of the primary generator (02) and the induction motor of the secondary generator (21), the power generated by the secondary generator (12) will be made available in its entirety for the load and so on, enabling the generation of higher powers.

[0014] A energia armazenada no banco de baterias (11) servirá como fonte de ignição, para alimentar o motor de indução do gerador primário (02).[0014] The energy stored in the battery bank (11) will serve as an ignition source, to power the induction motor of the primary generator (02).

[0015] Consiste o retificador de tensão (07) em converter a corrente alternada (AC) gerada no gerador primário (01) em corrente contínua (DC).[0015] The voltage rectifier (07) consists of converting the alternating current (AC) generated in the primary generator (01) into direct current (DC).

Petição 870170010013, de 15/02/2017, pág. 8/16Petition 870170010013, of 02/15/2017, p. 8/16

3/4 [0016] O controlador de tensão (10) receberá a tensão contínua retificada, alimentará o banco de baterias (11) e disponibilizará a tensão de corrente contínua (DC) ao inversor de tensão (09) que consequentemente alimentará a carga.3/4 [0016] The voltage controller (10) will receive the rectified continuous voltage, supply the battery bank (11) and provide the direct current voltage (DC) to the voltage inverter (09), which will consequently supply the load.

[0017] O inversor de tensão (09) converterá tensão contínua (DC) em tensão alternada (AC).[0017] The voltage inverter (09) will convert direct voltage (DC) into alternating voltage (AC).

[0018] O sistema de automação (08) é composto por inversor de frequência e unidade de controle, cuja finalidade é de controlar a velocidade do motor de indução do gerador primário (02) e do motor de indução do gerador secundário (21), responsável por manter a rotação (RPM) dos motores constante e a frequência em 60Hz. Ademais, o sistema de automação (08) atuará como regulador de tensão, caso haja uma queda de tensão em função de uma carga elevada no gerador.[0018] The automation system (08) consists of a frequency inverter and control unit, whose purpose is to control the speed of the primary generator's induction motor (02) and the secondary generator's induction motor (21), responsible for keeping the rotation (RPM) of the motors constant and the frequency at 60Hz. In addition, the automation system (08) will act as a voltage regulator, in the event of a voltage drop due to a high load on the generator.

[0019] O motor de indução do gerador primário (02) é de alta rotação, que através da conversão mecânica entre o eixo de entrada do motor de indução do gerador primário (02) e o eixo de saída do gerador primário (01), possibilitará ao eixo de saída uma diminuição da velocidade em rotação por minuto (RPM), mantendo a frequência de 60 Hz em função do número de polos definido no gerador primário (01).[0019] The induction motor of the primary generator (02) is of high rotation, which through mechanical conversion between the input shaft of the primary generator induction motor (02) and the output shaft of the primary generator (01), it will allow the output shaft to decrease the speed in rotation per minute (RPM), maintaining the frequency of 60 Hz depending on the number of poles defined in the primary generator (01).

[0020] O motor de indução do gerador secundário (21) é de alta rotação, que através da conversão mecânica entre o eixo de entrada do motor de indução do gerador secundário (21) e o eixo de saída do gerador secundário (12), possibilitando ao eixo de saída uma diminuição da velocidade em rotação por minuto (RPM), mantendo a frequência de 60 Hz em função do número de polos definido no gerador secundário (12).[0020] The induction motor of the secondary generator (21) is of high rotation, which through mechanical conversion between the input shaft of the secondary generator induction motor (21) and the output shaft of the secondary generator (12), allowing the output shaft to decrease the speed in rotation per minute (RPM), maintaining the frequency of 60 Hz depending on the number of poles defined in the secondary generator (12).

[0021] A polia do motor do gerador primário (04) tem por função transmitir a potência do eixo de entrada do motor de indução do gerador primário (02) ao eixo de saída do gerador primário (01), através da correia sincronizadora do gerador primário (05) acoplada ao volante do gerador primário (06), além do volante de inércia do motor de indução do gerador primário (03) responsável por receber o movimento rotativo do motor de indução do gerador primário (02) e transmitir a força gerada para o próprio eixo, cuja relação de transformação dos diâmetros são dimensionados em função da frequência 60 Hz, velocidade em rotação por minuto (RPM) e número de polos definido no gerador primário (01).[0021] The pulley of the primary generator motor (04) has the function of transmitting the power of the input shaft of the induction motor of the primary generator (02) to the output shaft of the primary generator (01), through the synchronizer belt of the generator primary (05) coupled to the flywheel of the primary generator (06), in addition to the flywheel of the primary generator's induction motor (03) responsible for receiving the rotary movement of the primary generator's induction motor (02) and transmitting the generated force for the axis itself, whose ratio of transformation of the diameters are dimensioned in function of the frequency 60 Hz, speed in rotation per minute (RPM) and number of poles defined in the primary generator (01).

[0022] Polia do motor do gerador secundário (19), polia intermediária do motor do gerador secundário (17) e polia intermediária do gerador secundário (15), têm por função transmitir a potência do eixo de entrada do motor de indução do gerador[0022] Secondary generator motor pulley (19), secondary generator motor intermediate pulley (17) and secondary generator intermediate pulley (15), have the function of transmitting the input shaft power of the generator induction motor

Petição 870170010013, de 15/02/2017, pág. 9/16Petition 870170010013, of 02/15/2017, p. 9/16

4/4 secundário (21) ao eixo de saída do gerador secundário (12), através da correia sincronizadora do motor do gerador secundário (18) e correia sincronizadora do gerador secundário (14) acoplada ao volante do gerador secundário (13), além do volante de inércia do motor de indução do gerador secundário (20) e volante de inércia intermediário do gerador secundário (16), responsáveis por receber o movimento rotativo do motor de indução do gerador secundário (21) e transmitir a força gerada para o próprio eixo, cuja relação de transformação dos diâmetros são dimensionados em função da frequência 60 Hz, velocidade em rotação por minuto (RPM) e número de polos definido no gerador secundário (12).Secondary 4/4 (21) to the output shaft of the secondary generator (12), through the synchronizer belt of the secondary generator motor (18) and synchronizer belt of the secondary generator (14) coupled to the flywheel of the secondary generator (13), in addition to of the secondary generator's inertia flywheel (20) and the secondary generator's intermediate inertia flywheel (16), responsible for receiving the rotary movement of the secondary generator's induction motor (21) and transmitting the generated force to itself axis, whose ratio of transformation of diameters are dimensioned according to the frequency 60 Hz, speed in rotation per minute (RPM) and number of poles defined in the secondary generator (12).

[0023] O rotor do gerador primário (22) e o rotor do gerador secundário (23), confeccionados em ferro, têm por finalidade propiciar indução magnética através das linhas de fluxo magnético gerado pelos imãs de neodímio fixados em suas superfícies.[0023] The rotor of the primary generator (22) and the rotor of the secondary generator (23), made in iron, aim to provide magnetic induction through the magnetic flux lines generated by the neodymium magnets fixed on their surfaces.

[0024] Tendo em vista que o sistema de geração é formado por um gerador primário (01) e um gerador secundário (12), há possibilidade de três formas de execução, pormenorizadas da maneira que seguem.[0024] Bearing in mind that the generation system is formed by a primary generator (01) and a secondary generator (12), there are three possible ways of execution, detailed as follows.

[0025] Gerador primário (01), cujo princípio de geração de energia elétrica constitui-se de vários elementos e tem a capacidade de gerar potência para se auto alimentar e fornecer à carga, e, somente gerará nas tensões de 12V, 24V, 48V e 96V.[0025] Primary generator (01), whose principle of electric power generation consists of several elements and has the capacity to generate power to self feed and supply the load, and will only generate at voltages of 12V, 24V, 48V and 96V.

[0026] Gerador secundário (12), diferencia do gerador primário (01) no tocante à alimentação do motor de indução do gerador secundário (21) responsável por mover as partes mecânicas do gerador secundário (12), pois, o mesmo pode ser alimentado tanto pela energia do gerador primário (01) quanto pelo sistema de geração convencional, além disso, as tensões divergem do gerador primário (01).[0026] Secondary generator (12), different from the primary generator (01) with respect to the supply of the secondary generator's induction motor (21) responsible for moving the mechanical parts of the secondary generator (12), since it can be powered both by the energy of the primary generator (01) and by the conventional generation system, in addition, the voltages differ from the primary generator (01).

[0027] Aplicando-se ao sistema um gerador com potência mais elevada, o mesmo dependerá exclusivamente do gerador primário (01) e do gerador secundário (02) ou somente do gerador secundário (02) caso seja alimentado pela energia convencional.[0027] If a generator with a higher power is applied to the system, it will depend exclusively on the primary generator (01) and the secondary generator (02) or only on the secondary generator (02) if it is powered by conventional energy.

Petição 870170010013, de 15/02/2017, pág. 10/16Petition 870170010013, of 02/15/2017, p. 10/16

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Claims

1 “ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM BY MECHANICAL ENERGY CONVERSION AND ELECTROMAGNETIC INDUCTION”, is characterized by containing primary generator (01), secondary generator (12), primary generator induction motor (02), secondary generator induction motor (21), primary generator induction motor flywheel (03), secondary generator motor flywheel (20), secondary generator intermediate flywheel (16), primary generator flywheel (06), flywheel secondary generator pulley (13), primary generator motor pulley (04), secondary generator motor pulley (19), secondary generator intermediate pulley (15), secondary generator motor intermediate pulley (17), timing belt primary generator (05), secondary generator synchronization belt (14), secondary generator motor synchronization belt (18), voltage rectifier (07), automation system (08), voltage inverter (09), voltage controller (10), battery bank (11), in addition to the rotor of the primary generator (22) and rotor of the secondary generator (23) made with neodymium magnet.

2 “ELECTRICITY GENERATION SYSTEM”, from the primary generator (01), according to claim 1, characterized by generating 12V, 24V, 48V or 96V alternating current (AC) voltage, connected to the induction motor the primary generator (02), which is fed during the period corresponding to the ignition by the battery bank (11) which, after ignition, will generate enough power to self-feed and make the surplus of the generated power available for charge.

3 “ELECTRICITY GENERATION SYSTEM”, from the secondary generator (12), according to claim 1 and claim 2, characterized by being powered by the primary generator (01) as well as by other sources of electrical energy and will generate voltages above 127V in alternating current (AC).

4 "ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM", according to claim 2 and claim 3, characterized by containing the primary generator rotor (22) and secondary generator rotor (23) made with neodymium magnet.

Petition 870170010013, of 02/15/2017, p. 11/16

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