BR102021009876A2 - FAST RECHARGING SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES - Google Patents
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Abstract
A presente tecnologia, que se insere no campo técnico de dispositivos eletromecânicos, se configura como um sistema de recarga rápida para geradores e baterias estacionárias composta por um alternador de carga rápida para altas amperagens e que produz energia elétrica através de um gerador magnético de duplo estator de fluxo axial. O invento foi desenvolvido com o objetivo de se encaixar facilmente em todos os ambientes e setores operacionais, e usa tecnologia de ponta para poder armazenar rapidamente, com os super capacitores de grafeno, e conduzir altas cargas e grandes quantidades de energia, próxima onde for necessário sem poluição e emissões de gases poluentes. A tecnologia se baseia na utilização de um aparato portátil que abrange os componentes: dispositivos elétricos (E) que compreende um Inversor de frequência, controlador de carga, retificador de ondas e placas de comando; plug-in da tomada (T), carenagem (C), display/tela (D), volante de inércia com rosca helicoidal (1), engrenagem helicoidal (2), alternador de fluxo axial (3), alavanca de força motriz (4), caixa multiplicadora (5), chassi (6) e conjunto de super capacitores de grafeno (7).
Description
[001] A presente patente de invenção refere-se a um sistema de recarga rápida para geradores e baterias estacionárias composta por um alternador de carga rápida para altas amperagens e que produz energia elétrica através de um gerador magnético de duplo estator de fluxo axial. Inserido no campo técnico de dispositivos eletromecânicos, o invento foi desenvolvido com o objetivo de se encaixar facilmente em todos os ambientes e setores operacionais, e usa tecnologia de ponta para poder armazenar rapidamente, com os super capacitores de grafeno, e conduzir altas cargas e grandes quantidades de energia, próxima onde for necessário sem poluição e emissões de gases poluentes.[001] This patent relates to a fast charging system for generators and stationary batteries consisting of a fast charge alternator for high amperages and which produces electricity through an axial flux double stator magnetic generator. Inserted in the technical field of electromechanical devices, the invention was developed with the aim of easily fitting into all operating environments and sectors, and uses state-of-the-art technology to be able to quickly store, with graphene super capacitors, and conduct high loads and large amounts of energy, close where needed without pollution and polluting gas emissions.
[002] As primeiras máquinas elétricas apareceram em 1831 por Michael Faraday, possuíam fluxo axial e já adotavam o rotor em formato de disco. Durante os anos seguintes foram sendo desenvolvidas por outros inventores, mas em 1837, Thomas Davenport registou a primeira patente de um alternador com fluxo radial, o qual passou a ser a solução mais aceitável para problemas de conversão de energia elétrica.[002] The first electric machines appeared in 1831 by Michael Faraday, had axial flow and already adopted the disk-shaped rotor. During the following years they were being developed by other inventors, but in 1837, Thomas Davenport registered the first patent for a radial flux alternator, which became the most acceptable solution for problems of electrical energy conversion.
[003] A dificuldade de fabrico do estator laminado, o elevado custo e a dificuldade de montagem do alternador de fluxo axial foram os motivos que levaram à pouca utilização da máquina em forma de disco, voltando a ser abordada apenas em 1889 na patente de Nicholas Tesla.[003] The difficulty of manufacturing the laminated stator, the high cost and the difficulty of assembling the axial flux alternator were the reasons that led to the little use of the disk-shaped machine, which was only discussed again in 1889 in the patent by Nicholas Tesla.
[004] Ao longo dos anos, Brook Cromptom tornou-se o principal fabricante de motores de fluxo axial, desenvolvendo máquinas de pequeno comprimento, mas com diâmetro maior, estator bobinado e entreferros reduzidos, tendo estas grandes vantagens. Os alternadores deste podem ter várias configurações, fornecendo potências de 100 W a 2.2 kW.[004] Over the years, Brook Cromptom has become the main manufacturer of axial flux motors, developing machines of small length, but with larger diameter, wound stator and reduced air gap, having these great advantages. This alternators can have several configurations, providing powers from 100 W to 2.2 kW.
[005] Porém, foi a partir dos anos 90 do século XX, que diversos fabricantes começaram a desenvolver alternadores com imanes permanentes, mas apenas para sistemas de baixa e média potência. A evolução dos magnetos terras raras, materiais duros com determinadas características que constituem os magnetos, interfere no rendimento das máquinas elétricas. Portanto, ainda hoje é escasso tecnologias viáveis que oferecem alta potência e carga rápida. A situação se torna mais precária ao se buscar inventos portáteis e que não geram gases poluentes na geração de energia elétrica. As patentes descritas baixo endossam essa premissa.[005] However, it was from the 90s of the twentieth century that several manufacturers began to develop alternators with permanent magnets, but only for low and medium power systems. The evolution of rare earth magnets, hard materials with certain characteristics that constitute magnets, interferes with the performance of electrical machines. Therefore, even today there is a scarcity of viable technologies that offer high power and fast charging. The situation becomes more precarious when looking for portable inventions that do not generate polluting gases in the generation of electricity. The patents described below endorse this premise.
[006] PI 0803514-8 divulga um sistema essencialmente constituído por uma polia com dois imas permanentes inseridos dentro da polia que está presa no motor pelo parafuso da polia, um suporte onde se encontra a capa protetora que está preso pelo parafuso do suporte onde se encontra dentro da capa protetora duas bobinas e um capacitor.[006] PI 0803514-8 discloses a system essentially consisting of a pulley with two permanent magnets inserted inside the pulley that is attached to the motor by the pulley screw, a support where the protective cover is located which is attached by the support screw where it is attached find inside the protective cover two coils and a capacitor.
[007] PI 9800055-1 compreende um alternador de carga inteligente, apresentando constituição convencional, porém constando de dois ou mais acumuladores elétricos, carregando-os individualmente, sós ou conectados em série, tendo cada ranhura do estator, duas ou mais bobinas em paralelo, sendo cada bobina independente das demais, sendo provida de ponte retificadora de diodos por cada bobina em paralelo, seja tipo estrela, triângulo, bifásico ou monofásico que podem ser conectadas em série, como também as baterias, conectáveis individualmente ou em série, executando a função de carregar, em ampères, a bateria mais descarregada e não carregar, com sobretensão, a carregada.[007] PI 9800055-1 comprises an intelligent load alternator, with a conventional constitution, but consisting of two or more electric accumulators, charging them individually, alone or connected in series, with each stator slot having two or more coils in parallel , each coil being independent of the others, being provided with a diode rectifier bridge for each coil in parallel, whether star, triangle, two-phase or single-phase, which can be connected in series, as well as the batteries, which can be connected individually or in series, performing the function of charging, in amps, the most discharged battery and not charging, with overvoltage, the charged one.
[008] MU 7102791-2 protege um alternador síncrono, compreendendo alternador de polos salientes do tipo sem escovas, sem excitatriz auxiliar e com regulagem de tensão efetivada através de capacitor permanente em série com a bobina auxiliar insertado nas bobinas do estator apresentando diodo retificador conectado ao enrolamento do rotor.[008] MU 7102791-2 protects a synchronous alternator, comprising a brushless salient pole alternator, without auxiliary exciter and with voltage regulation effected through a permanent capacitor in series with the auxiliary coil inserted in the stator coils, with a rectifier diode connected to the rotor winding.
[009] CN102882354A apresenta um alternador de pulsação eletromagnética que compreende dois eletroímãs em forma de U dispostos em dois lados de um ímã permanente.[009] CN102882354A presents an electromagnetic pulse alternator comprising two U-shaped electromagnets arranged on two sides of a permanent magnet.
[0010] US2012153904A1 fornece um alternador que tem uma bobina de campo que produz um campo magnético que induz eletricidade em um arranjo de bobina. Um sistema de excitação de bobina de campo inclui um gerador com um conjunto de bobinas de saída para produzir eletricidade. Um retificador converte a eletricidade alternada em tensão e corrente contínua em dois nós. Um capacitor, entre os nós, possui capacitância que forma um circuito ressonante com indutância do conjunto da bobina de saída.[0010] US2012153904A1 provides an alternator that has a field coil that produces a magnetic field that induces electricity in a coil arrangement. A field coil excitation system includes a generator with a set of output coils to produce electricity. A rectifier converts alternating electricity into voltage and direct current at two nodes. A capacitor, between the nodes, has capacitance that forms a resonant circuit with inductance of the output coil assembly.
[0011] Como observado no estado da técnica, esse carece de tecnologias que fornecem sistemas que permitem uma aplicação abrangente, onde é possível rápida recarga e alta amperagem, permitindo várias soluções para os sistemas de geradores e baterias estacionária, de forma portátil e sem geração de produtos nocivos ao meio ambiente, como gases poluentes. A presente patente tem como intuito proporcionar um sistema com essas características por meio da geração de energia através de um gerador magnético de duplo estator de fluxo axial e conjunto de super capacitores de grafeno atuando como bateria de carga e descarga. Seus detalhes podem ser melhor compreendidos pela seguinte descrição detalhada em consonância com a figura em anexo, onde:
A figura 1 refere-se a um desenho esquemático, em vista isométrica, do aparato utilizado no SISTEMA DE RECARGA RÁPIDA PARA GERADORES E BATERIAS ESTACIONÁRIAS, identificando os elementos: alavanca/puxador para força motriz (4) e carenagem (C).
A figura 2 refere-se a um desenho esquemático, em vista frontal, com a seção A-A, do aparato utilizado no SISTEMA DE RECARGA RÁPIDA PARA GERADORES E BATERIAS ESTACIONÁRIAS, identificando os detalhes internos da referida seção e o elemento: display/tela (D)
A figura 3 identifica outro desenho esquemático, com duas vistas isométricas, do aparato utilizado no SISTEMA DE RECARGA RÁPIDA PARA GERADORES E BATERIAS ESTACIONÁRIAS, sem a carenagem (C), identificando os elementos: volante de inércia com rosca helicoidal (1), alternador de fluxo axial (3), alavanca de força motriz (4), caixa multiplicadora (5), chassi (6), conjunto de super capacitores (7) e catraca (8).
A figura 4 refere-se a um desenho esquemático, em vista frontal, com a seção C-C, do aparato utilizado no SISTEMA DE RECARGA RÁPIDA PARA GERADORES E BATERIAS ESTACIONÁRIAS, identificando os detalhes internos da referida seção, o detalhe D ampliando a vista do plug-in da tomada (T) e os dispositivos elétricos designados por (E).
Afigura 5 revela outro desenho esquemático do aparato utilizado no SISTEMA DE RECARGA RÁPIDA PARA GERADORES E BATERIAS ESTACIONÁRIAS, sem a carenagem (C), identificando os elementos: volante de inércia com rosca helicoidal (1), engrenagem helicoidal (2), alternador de fluxo axial (3), alavanca de força motriz (4), caixa multiplicadora (5), chassi (6) e conjunto de super capacitores (7).[0011] As observed in the state of the art, this lacks technologies that provide systems that allow a comprehensive application, where fast recharge and high amperage is possible, allowing several solutions for generator systems and stationary batteries, in a portable way and without generation products that are harmful to the environment, such as polluting gases. The present patent aims to provide a system with these characteristics through the generation of energy through an axial flux double stator magnetic generator and a set of graphene super capacitors acting as a charge and discharge battery. Its details can be better understood by the following detailed description in line with the attached figure, where:
Figure 1 refers to a schematic drawing, in isometric view, of the apparatus used in the QUICK RECHARGE SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES, identifying the elements: lever/handle for motive power (4) and fairing (C).
Figure 2 refers to a schematic drawing, in front view, with the AA section, of the apparatus used in the RAPID RECHARGE SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES, identifying the internal details of said section and the element: display/screen (D )
Figure 3 identifies another schematic drawing, with two isometric views, of the apparatus used in the QUICK RECHARGE SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES, without the fairing (C), identifying the elements: flywheel with helical thread (1), alternator of axial flux (3), driving force lever (4), gearbox (5), chassis (6), super capacitor set (7) and ratchet (8).
Figure 4 refers to a schematic drawing, in front view, with the CC section, of the apparatus used in the RAPID RECHARGE SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES, identifying the internal details of said section, detail D enlarging the view of the plug -in socket (T) and electrical devices designated by (E).
Figure 5 shows another schematic drawing of the apparatus used in the RAPID RECHARGE SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES, without the fairing (C), identifying the elements: flywheel with helical thread (1), helical gear (2), flow alternator axle (3), driving force lever (4), multiplier box (5), chassis (6) and super capacitor set (7).
[0012] SISTEMA DE RECARGA RÁPIDA PARA GERADORES E BATERIAS ESTACIONÁRIAS, se baseia na utilização de um aparato móvel que abrange os componentes: dispositivos elétricos (E) que compreende um Inversor de frequência, controlador de carga, retificador de ondas e placas de comando; plug-in da tomada (T), carenagem (C), display/tela (D), volante de inércia com rosca helicoidal (1), engrenagem helicoidal (2), alternador de fluxo axial (3), alavanca de força motriz (4), caixa multiplicadora (5), chassi (6) e conjunto de super capacitores de grafeno (7). O referido aparato possui um princípio de funcionamento de um alternador, convertendo energia mecânica em elétrica, e foi desenvolvido com o objetivo de se encaixar facilmente em todos os ambientes e setores operacionais, e usa tecnologia de ponta para poder armazenar rapidamente, e conduzir altas cargas e grandes quantidades de energia, próxima onde for necessário sem poluição e emissões de gases poluentes.[0012] RAPID RECHARGING SYSTEM FOR GENERATORS AND STATIONARY BATTERIES, is based on the use of a mobile device comprising the components: electrical devices (E) comprising a frequency inverter, charge controller, wave rectifier and command boards; socket plug-in (T), fairing (C), display/screen (D), flywheel with helical thread (1), helical gear (2), axial flux alternator (3), motive power lever ( 4), multiplier box (5), chassis (6) and graphene super capacitor set (7). Said apparatus has an operating principle of an alternator, converting mechanical energy into electrical energy, and was developed with the aim of easily fitting into all operating environments and sectors, and uses state-of-the-art technology to be able to quickly store and conduct high loads. and large amounts of energy, close by where needed without pollution and polluting gas emissions.
[0013] A geração é de fluxo axial de duplo estator que utiliza engrenagens helicoidais (2) que fazem o papel também de volante de motor/energia cinética. O multiplicador de velocidade com catraca facilita o torque de partida e a placa Petição 870210045991, de 21/05/2021, pág. 11/17 retificadora transforma a energia de AC em DC. O controlador de carga possui tecnologia de ponta que permite uma eficiência de 98%.[0013] The generation is of double stator axial flux that uses helical gears (2) that also play the role of flywheel/kinetic energy. The ratchet speed multiplier facilitates the starting torque and the Petition plate 870210045991, of 05/21/2021, page 11/17 rectifier transforms AC energy into DC. The charge controller features state-of-the-art technology that enables 98% efficiency.
[0014] O Conjunto de super capacitores de grafeno (7) atua como bateria de carga e descarga. A denominação de super capacitor se dá pelo fato de poderem armazenar rapidamente grandes quantidades de energia, similares a de uma bateria, e descarregá-la com a mesma rapidez, sendo ideias para carga rápida de diversos equipamentos. A quantidade de super capacitores usados e sua capacitância pode variar dependendo da quantidade de energia necessária para carga, ou seja, de sua aplicação. No referido aparato, a quantidade preferencial de uso é de doze capacitores com capacitância próxima a de 3000F.[0014] The set of graphene super capacitors (7) acts as a charging and discharging battery. The name super capacitor is due to the fact that they can quickly store large amounts of energy, similar to that of a battery, and discharge it just as quickly, being ideal for fast charging of various equipment. The amount of super capacitors used and their capacitance can vary depending on the amount of energy required for charging, that is, your application. In said apparatus, the preferential amount of use is twelve capacitors with capacitance close to 3000F.
[0015] O equipamento possui também tomadas (T) (12vdv 110vca 220vca), que também serve como tomada para carregamento de carros elétricos, além de rodas para facilitar o transporte e manivela de acionamento manual (4) que também serve como volante.[0015] The equipment also has sockets (T) (12vdv 110vca 220vca), which also serves as a socket for charging electric cars, in addition to wheels to facilitate transport and a manual crank (4) that also serves as a steering wheel.
[0016] O equipamento além de não emitir nenhum gás carbônico tem vida longa. Os super capacitores de grafeno tem alto poder de recarga e sua duração é de no mínimo 10 anos. Algumas das possíveis aplicações do aparato estão listadas a seguir:
- • Partida de grandes motores a diesel ou gasolina onde exigem altas amperagem;
- • Blackout de energia;
- • Carro de arranque a frio;
- • Elevadores;
- • Transporte pesado;
- • Equipamentos de construção;
- • Equipamentos de mineração
- • Trem de força para diesel e gasolina;
- • Carros elétricos.
- • Starting large diesel or gasoline engines where high amperage is required;
- • Power blackout;
- • Cold start car;
- • Elevators;
- • Heavy transport;
- • Construction equipment;
- • Mining equipment
- • Power train for diesel and gasoline;
- • Eletric cars.
[0017] E embora descrita essa modalidade da presente patente de invenção, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças, modificações, substituições ou alterações podem ser feitas sem se afastar do princípio e do espírito da presente invenção.[0017] And although this embodiment of the present invention patent is described, it will be understood by those versed in the art that various changes, modifications, substitutions or alterations can be made without departing from the principle and spirit of the present invention.
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| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B04C | Request for examination: application reinstated [chapter 4.3 patent gazette] |