RU2182232C2

RU2182232C2 - Electromagnetic turboplant

Info

Publication number: RU2182232C2
Application number: RU2000117732/06A
Authority: RU
Inventors: М.М. Сергеев
Original assignee: Сергеев Михаил Михайлович
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: proposed electromagnetic turboplant has housing, one-wheel rotor in form of disk, and shaft. Shaped wedges are rigidly mounted on periphery of disk. Disk is made of nonmagnetic material integral with shaft. each wedge is made in shape of triangular prism whose plane of symmetry coincides with plane of symmetry of disk. Lower surface of wedges is limited by corresponding concentric of disk. Lines of symmetry of blunt and sharp ends of wedge are formed by corresponding radii of disk, being the lines of intersection of corresponding two limiting planes arranged at angle relative to each other. Neutral electromagnets are rigidly installed in housing. Electromagnets have horn-shaped magnetic circuits being symmetrically arranged relative to disk wedges for interaction of wedges with magnetic fields of electric magnets. Planes of electromagnet poles are made symmetrically at angle not less than 5 degrees relative to plane of symmetry of disk. Each electromagnet is secured in upper and lower parts by means of two pairs of brackets made of nonmagnetic material. EFFECT: simplified design of electromagnetic plant. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электрическому двигателестроению и может быть использовано в различных двигательных установках для передачи момента вращения, а также в автономных механических приводах. The invention relates to electric engine manufacturing and can be used in various propulsion systems for transmitting torque, as well as in stand-alone mechanical drives.

Назначением предлагаемого изобретения является создание универсального первичного двигателя, способного конкурировать с известными, устанавливаемыми на любые транспортные средства и способные работать автономно в любых природно-климатических условиях и при тушении сложных пожаров. В настоящее время основными производителями электроэнергии являются гидротурбоустановки на ГЭС, теплотурбоустановки на ТЭС, газотурбинные установки на ГасЭС и двигатели внутреннего сгорания /ДВС/, обладающие невысокой энергетической эффективностью при больших финансовых затратах на их создание. Эти установки обладают громоздкой конструкцией, сложны при обслуживании. Их большой вес и габариты не позволяют /кроме ДВС/ устанавливать их на легковой автотранспорт и работать в высокотемпературной среде на пожарах. Они не способны функционировать без рабочего тела /падающей воды, горячего пара и углеводородного сырья/, отрицательно влияют на экологию окружающей среды, требуют при их строительстве громадных финансовых затрат. Таким образом, имеющиеся установки для выработки электроэнергии являются конструктивно сложными, неэкономичными, имеют большие габариты и вес. Они требуют для выработки энергии наличия рабочего тала в виде падающей воды, горячего пара и углеводородного сырья для получения рабочего тела, что представляет опасность при тушении сложных пожаров и загрязняет природную среду. The purpose of the invention is the creation of a universal primary engine that can compete with well-known, installed on any vehicles and capable of working autonomously in any climatic conditions and when extinguishing complex fires. Currently, the main producers of electricity are hydroturbine plants at hydroelectric power stations, heat turbine units at thermal power plants, gas turbine plants at gas power plants and internal combustion engines (ICE), which have low energy efficiency at high financial costs for their creation. These units have a bulky design and are difficult to maintain. Their large weight and dimensions do not allow (except for ICE) to install them on passenger cars and work in high-temperature environments on fires. They are not able to function without a working fluid (falling water, hot steam and hydrocarbon feedstocks), adversely affect the ecology of the environment, and require huge financial costs during their construction. Thus, the existing installations for generating electricity are structurally complex, uneconomical, have large dimensions and weight. They require working fluid in the form of falling water, hot steam and hydrocarbon raw materials to generate energy to produce a working fluid, which is dangerous when extinguishing complex fires and pollutes the natural environment.

Известна паровая турбина, предназначенная для выработки энергии /см. С. М. Лосев. Паровые турбины. Изд. "Энергия", М., 1964, с. 18-19/. Она содержит вал, диск, лопатки, сопло, корпус, выпускной патрубок, конденсатор. Посредством паропровода перегретый свежий пар подводится к турбине, где значительная часть его тепловой энергии преобразуется в механическую работу. Отработанный пар с сильно пониженным давлением в температурой поступает из турбины в конденсатор. Паровая турбина приводит во вращение ротор генератора электрического тока. При этом в обмотке статора генератора возникает электрический ток, являющийся конечной продукцией рабочего процесса ТЭС. Known steam turbine designed to generate energy / cm S. M. Losev. Steam turbines. Ed. "Energy", Moscow, 1964, p. 18-19 /. It contains a shaft, disk, blades, nozzle, housing, exhaust pipe, condenser. Through the steam line, superheated fresh steam is supplied to the turbine, where a significant part of its thermal energy is converted into mechanical work. The spent steam with a greatly reduced pressure in temperature flows from the turbine to the condenser. The steam turbine rotates the rotor of an electric current generator. In this case, an electric current occurs in the stator winding of the generator, which is the final product of the TPP working process.

Известна турбина Пельтона, предназначенная для производства энергии /см. Г. И. Кривченко. Гидравлические машины. Изд. "Энергия", М., 1978, с. 50-51/. Основными ее элементами являются сопло, трубопровод, рабочее колесо /ротор/, насаженное на вал. Ротор состоит из диска и рабочих лопастей, по форме похожих на ковши. Каждая лопасть состоит из двух криволинейных поверхностей, разделенных ножом. Ротор устанавливается таким образом, что ножи совпадают с осью водяной струи. При натекании на лопасть струя делится ножом на две равные части и каждая обтекает криволинейную поверхность. За счет изменения как скорости воды, так и ее направления создается давление на лопасть, в силу чего образуется момент вращения рабочего колеса, вращающий его вместе с валом, который агрегатирован с генератором электрического тока. The well-known Pelton turbine, designed to produce energy / cm. G.I. Krivchenko. Hydraulic machines. Ed. "Energy", M., 1978, p. 50-51 /. Its main elements are a nozzle, a pipeline, an impeller / rotor / mounted on a shaft. The rotor consists of a disk and working blades similar in shape to buckets. Each blade consists of two curved surfaces separated by a knife. The rotor is mounted so that the knives coincide with the axis of the water jet. When leaking onto the blade, the jet is divided by the knife into two equal parts and each streamlines around a curved surface. By changing both the speed of water and its direction, pressure is created on the blade, due to which a moment of rotation of the impeller is generated, which rotates it together with the shaft, which is aggregated with an electric current generator.

Из всех устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является газотурбинная установка /см. а.с. СССР 1700273, МПК F 02 C 3/14/. Она содержит диск ротора, выполненный профилированным с увеличивающимся по ходу движения газов диаметром. На его входном участке расположены изогнутые лопатки направляющего аппарата аксиального типа, рабочие лопатки выполнены выступающими за край диска, профилированными с изгибом в осевых плоскостях и плавно сопряжены с лопатками направляющего аппарата, а сопловой аппарат турбины выполнен осевым. Именно это устройство выбрано в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Of all the devices closest in technical essence to the proposed invention is a gas turbine unit / cm. A.S. USSR 1700273, IPC F 02 C 3/14 /. It contains a rotor disk made profiled with increasing diameter of the gas. The curved blades of the axial type guide vane are located at its inlet section, the working blades are made protruding beyond the edge of the disk, profiled with bending in axial planes and smoothly interfaced with the vanes of the guide vane, and the turbine nozzle apparatus is made axial. This device is selected as a prototype of the invention.

Эта турбина работает следующим образом. После раскрутки диска 1 воздух захватывается входными кромками лопаток 3 и далее, двигаясь в проточном сечении центробежного компрессора по профилированной выпуклости диска, согласно ей, плавно меняет ориентацию составляющей своей скорости. Пройдя через данную периферийную часть лопаток 2, разогнанный и сжатый компрессором поток усиливает свое сжатие, частично замедляясь в диффузоре 4 компрессора, и оттуда через улиткообразный патрубок 5 поступает в камеру сгорания 6, где смешивается с топливом. Раскаленный газ из камеры сгорания поступает к сопловому аппарату 7 осетурбинного профиля. Преобразовав в нем свое давление в кинетическую энергию, газ устремляется к сопряженной с аппаратом задисковой дуге лопаточных профилей под острым углом к плоскости вращения колеса. В результате подобного обтекания активных профилей разогнанным газом вырабатывается вращающий момент, достаточный как для поддержания ротации, так и для выдачи внешним потребителям соответствующей избыточной части энергии. Это происходит в виде возможного съема механического вращения с выходного вала 11 на электрогенератор или в виде отбора части сжатого воздуха с соответственно увеличиваемой при этом компрессорной дуги. This turbine operates as follows. After spinning the disk 1, air is captured by the input edges of the blades 3 and further, moving in the flow section of the centrifugal compressor along the profiled convexity of the disk, according to it, gradually changes the orientation of its speed component. Having passed through this peripheral part of the blades 2, the stream accelerated and compressed by the compressor enhances its compression, partially slowing down in the compressor diffuser 4, and from there through the cochlear branch pipe 5 it enters the combustion chamber 6, where it is mixed with fuel. The hot gas from the combustion chamber enters the nozzle apparatus 7 of the sturgeon profile. Having converted its pressure into kinetic energy in it, the gas rushes to the scapular arc of the blade profiles conjugated with the apparatus at an acute angle to the plane of rotation of the wheel. As a result of such a flow of accelerated gas over active profiles, a torque is generated that is sufficient to maintain rotation, as well as to supply an appropriate excess energy to external consumers. This occurs in the form of a possible removal of mechanical rotation from the output shaft 11 to the electric generator or in the form of a selection of a portion of compressed air with a correspondingly increased compressor arc.

В прототипе обеспечивается выработка энергии, однако прототип является низкоэффективным устройством из-за наличия рабочего тела, требующего усложнения конструкции, наличия центробежного компрессора, финансовых затрат на приобретение топлива и создания самого рабочего тела /падающей воды, горячего свежего пара, сжатого перегретого газа/. Это увеличивает габариты и вес устройства, усложняет обслуживание, загрязняет природную среду и создает опасность загорания установки при тушении сложных пожаров. Поэтому в прототипе не может быть получен технический результат, выраженный в упрощении конструкция установки и ее обслуживании, снятии компрессора, уменьшении габаритов и веса. Кроме того, не обеспечивается ликвидация рабочего тела и его углеводородного сырья, автономность работы в любых природно-климатических и пожароопасных условиях, возможность установки устройства на легковой автотранспорт и повышение рентабельности. The prototype provides energy generation, but the prototype is a low-efficiency device due to the presence of a working fluid, requiring design complexity, the presence of a centrifugal compressor, the financial cost of acquiring fuel and creating the working fluid / falling water, hot fresh steam, compressed superheated gas /. This increases the dimensions and weight of the device, complicates maintenance, pollutes the natural environment and creates the risk of the unit setting on fire when extinguishing complex fires. Therefore, in the prototype, a technical result cannot be obtained, expressed in simplifying the design of the installation and its maintenance, removing the compressor, reducing the size and weight. In addition, the liquidation of the working fluid and its hydrocarbon raw materials, the autonomy of work in any climatic and fire hazardous conditions, the possibility of installing the device in passenger cars and increasing profitability are not ensured.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной турбоустановке, содержащей корпус, одноколесный ротор в виде диска, вал, дополнительно введены фигурные клинья, жестко установленные по периферии диска, выполненного по форме, близкой к диску равной прочности, изготовленного заодно с валом из немагнитного материала, каждый клин выполнен по форме трехугольной призмы, плоскость симметрии которого совпадает с плоскостью симметрии диска, нижняя поверхность клиньев ограничена соответствующей концентрической поверхностью диска, образуя с ней единую конструкцию, линии симметрии тупого и острого концов клина образованы соответствующими радиусами диска и являются линиями пересечения соответствующих двух ограничивающих плоскостей, расположенных под углом друг к другу, в корпусе жестко установлены нейтральные электрические магниты с магнитопроводом рогообразной формы, симметрично относительно клиньев диска с возможностью взаимодействия клиньев с магнитными полями электрических магнитов, плоскости полюсов электромагнитов выполнены симметрично под углом не менее 5^o к плоскости симметрии диска, причем крепление каждого электромагнита в верхней и нижней частях выполнено с помощью двух пар соответствующих кронштейнов из немагнитного материала.The specified technical result is achieved by the fact that in the known turbine installation, comprising a housing, a one-wheel rotor in the form of a disk, a shaft, curly wedges are additionally introduced, rigidly mounted on the periphery of the disk, made in a shape close to a disk of equal strength, made integral with the shaft of non-magnetic material , each wedge is made in the shape of a triangular prism, the plane of symmetry of which coincides with the plane of symmetry of the disk, the lower surface of the wedges is bounded by a corresponding concentric surface Since, forming a unified structure with it, the symmetry lines of the blunt and sharp ends of the wedge are formed by the corresponding radii of the disk and are the intersection lines of the corresponding two bounding planes located at an angle to each other, neutral electric magnets with a horn-shaped magnetic circuit are rigidly installed in the case, symmetrically with respect to the wedges a disk with the possibility of interaction of wedges with magnetic fields of electric magnets, the plane of the poles of the electromagnets are symmetrical at an angle ^o f less than 5 to the disc plane of symmetry, wherein each electromagnet fixing the upper and lower portions formed with the two pairs of corresponding arms of a nonmagnetic material.

В первом варианте в качестве клиньев использованы постоянные магниты, жестко запрессованные в тело диска, верхняя поверхность постоянных магнитов ограничена соответствующей концентрической поверхностью диска, а угол между двумя ограничивающими плоскостями постоянных магнитов не превышает 170^o.In the first embodiment, permanent wedges are rigidly pressed into the disk body as wedges, the upper surface of the permanent magnets is bounded by the corresponding concentric surface of the disk, and the angle between the two bounding planes of the permanent magnets does not exceed 170 ^o .

Во втором варианте турбоустановки клинья, выполненные заодно с диском, и расположенные на его грани по окружности, жестко связаны друг с другом, а в качестве немагнитного материала для диска с валом использован диамагнитный материал с повышенной отрицательной восприимчивостью. In the second version of the turbine installation, wedges made at the same time with the disk and located on its edge along the circumference are rigidly connected to each other, and diamagnetic material with increased negative susceptibility is used as a non-magnetic material for the disk with the shaft.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было обнаружено устройств с совокупностью существенных признаков, совпадающих с предлагаемым изобретением и обеспечивающих такой же технический результат. Таким образом, можно предполагать, что заявленное изобретение представляет собой техническое решение задачи, является новым, может быть промышленно применимо и обладает изобретательским уровнем. As a result of a search by sources of scientific, technical and patent information, no devices were found with a combination of essential features that coincided with the invention and provided the same technical result. Thus, it can be assumed that the claimed invention is a technical solution to the problem, is new, may be industrially applicable and has an inventive step.

На фиг. 1 изображена предлагаемая электромагнитная турбоустановка по первому варианту, осевой разрез и нагрузка в виде генератора электрического тока. In FIG. 1 shows the proposed electromagnetic turbine in the first embodiment, an axial section and a load in the form of an electric current generator.

На фиг. 2 изображен поперечный разрез турбины /а/; элемент прохождения диска с постоянными магнитами в межполюсном пространстве электрического магнита /б/. In FIG. 2 shows a cross section of a turbine / a /; an element of passage of a disk with permanent magnets in the interpolar space of an electric magnet / b /.

На фиг. 3 изображены диск ротора с постоянными магнитами в количестве пяти штук в поперечном разрезе /а/; схема ротора в аксонометрии /б/. In FIG. 3 shows a rotor disk with permanent magnets in the amount of five pieces in cross section / a /; rotor circuit in axonometry / b /.

На фиг.4 изображены частный случай схематического построения постоянного магнита в форме клина /а/, изображение с верхней концентрической поверхности /б/; изображение с боковой поверхности /южный полюс//в/. Figure 4 shows a special case of a schematic construction of a permanent magnet in the form of a wedge / a /, an image from the upper concentric surface / b /; image from the lateral surface / south pole // in /.

На фиг.5 изображены диск ротора в поперечном разрезе по второму варианту, выполненный из диамагнитного материала /а/; узор со стороны грани диска /разрез А-А//б/. Figure 5 shows the rotor disk in cross section according to the second embodiment, made of diamagnetic material / a /; a pattern from the side of the face of the disk / section AA // b /.

На фиг.6 изображены схема ротора в аксонометрии по второму варианту /а/; профилированный элемент диска в разрезе А-А /б/; схематическое построение элемента грани диамагнитного диска в виде клина /в/. Figure 6 shows a diagram of a rotor in a perspective view of the second embodiment / a /; profiled disk element in the section A-A / b /; schematic construction of a facet element of a diamagnetic disk in the form of a wedge / in /.

Устройство по предлагаемому изобретению состоит из рабочего вала 1 и диска 2, выполненных заодно по форме, близкой к диску равной прочности, которые установлены на соответствующих опорах с двух сторон турбины, причем вал 1 через корпус 5 выведен наружу. В диске 2 по первому варианту исполнения по периферии в осевой плоскости диска 2 выполнены сквозные гнезда, в которые жестко запрессованы клинья в виде постоянных магнитов 3, которые затем заформовывают эпоксидной смолой или другим немагнитным материалом. По второму варианту диск 2 изготавливается заодно с валом 1 и клиньями 17, расположенными по всему периметру диска 2 и жестко связанными друг с другом /по форме это напоминает рисунок протектора автомобильных шин/. Посредством проводника электрического тока 4 обеспечивают подвод энергии от источника к обмотке электромагнита 7 и через проводник 6 цепь замыкают на источник. Ротор турбины, на валу 1 которого смонтированы соединительные муфты 8, получает связь с нагрузкой, например, с генератором тока 9. Турбина, опора, нагрузка и другие машины и приспособления, входящие в систему турбоустановки, смонтированы на общем несущем фундаменте 10. Магнитопроводы электромагнитов 11 выполняются рогообразной формы из сплошной квадратной в сечении заготовки из конструкционных малоуглеродистых сталей, полюса рогообразной части магнитопровода 11 поворачивают с усилием к плоскости диска 2 на угол не менее 5^o, а магнитопроводы 11 жестко запрессовывают в гнезда между двух нижних кронштейнов 13 и закрепляют парой верхних кронштейнов 12. После этого выполняют обмотку свободной части сердечника, нижние кронштейны 13 одновременно являются крепежными деталями двух пар верхних и нижних полуколец турбины, нижние полукольца крепятся к опоре турбины 16. Верхняя пара полуколец соединяется с нижней парой полуколец посредством болтов, вставляемых в гнезда кругового фланцевого соединения полуколец в горизонтальной диаметральной плоскости, представляющих конструкцию арматуры турбин. Верхняя концентрическая поверхность 14 изготовлена заодно с валом 1 и диском 2 и является границей, от которой начинается выпуклая часть диска 2, заканчивающаяся в месте начала выполнения вала 1 и выполняющая функцию части диска 2, предохраняющей от зацепления ребром полюсной поверхности электромагнита за гнезда с жестко впрессованными постоянными магнитами 3 или от зацепления ребром диамагнитного клина 17 в межполюсном рабочем пространстве 15 электромагнита, нижняя концентрическая поверхность 18 предохраняет постоянные магниты от выпадания из гнезд в диске 2, вызванного центробежными силами в процессе вращения.The device according to the invention consists of a working shaft 1 and a disk 2, made at the same time in a shape close to a disk of equal strength, which are mounted on the respective supports on both sides of the turbine, and the shaft 1 through the housing 5 is brought out. In the disk 2 according to the first embodiment, through nests are made peripherally in the axial plane of the disk 2, into which wedges in the form of permanent magnets 3 are rigidly pressed in, which are then molded with epoxy resin or other non-magnetic material. In the second embodiment, the disk 2 is made at the same time with the shaft 1 and wedges 17 located along the entire perimeter of the disk 2 and rigidly connected to each other / in shape this resembles the tread pattern of car tires /. By means of the electric current conductor 4, energy is supplied from the source to the winding of the electromagnet 7 and, through the conductor 6, the circuit is closed to the source. The turbine rotor, on the shaft 1 of which the couplings 8 are mounted, is connected with the load, for example, with the current generator 9. The turbine, support, load and other machines and devices included in the turbine installation are mounted on a common bearing foundation 10. Magnetic circuits of electromagnets 11 they are horn-shaped from a solid square cross-section of a workpiece made of structural low-carbon steels, the poles of the horn-shaped part of the magnetic circuit 11 are turned with an effort to the plane of the disk 2 by an angle of at least 5 ^o , and the magnetic cores 11 are rigidly pressed into the nests between the two lower brackets 13 and secured by a pair of upper brackets 12. After this, the free part of the core is wrapped, the lower brackets 13 are simultaneously fasteners of two pairs of upper and lower turbine half rings, the lower half rings are attached to the turbine support 16. The upper pair the half rings are connected to the lower pair of half rings by means of bolts inserted into the nests of the circular flange connection of the half rings in the horizontal diametrical plane, representing the reinforcement structure s turbines. The upper concentric surface 14 is made integral with the shaft 1 and the disk 2 and is the boundary from which the convex part of the disk 2 begins, ending at the place where the shaft 1 begins to work and acts as the part of the disk 2, which protects the electromagnet from being caught by the edge on the nests with hard-pressed permanent magnets 3 or from being caught by the edge of the diamagnetic wedge 17 in the interpolar working space 15 of the electromagnet, the lower concentric surface 18 protects the permanent magnets from falling out I'm from nests in the disc 2 caused by the centrifugal force during rotation.

Устройство по предлагаемому изобретению работает следующим образом. Согласно закона полного тока, можно записать: Нl=IW=F_о, где H - напряженность магнитного поля; l - длина магнитопровода 11; I - постоянный ток; W - число витков обмотки 7; F_о - полная магнитодвижущая сила электромагнита. Ротор турбины можно представить в качестве твердого тела, ось которого находится в подшипниках, на основании чего ротор получает возможность вращения около неподвижной оси. Ток от статического источника энергии или статического преобразователя напряжения по проводнику 4 поступает на обмотку 7, где преобразуется в напряженность магнитного поля Н, которая путем взаимодействия с напряженностью магнитного поля постоянных магнитов 3 /по первому варианту/, жестко впресованных в диск 2 ротора, оказывает механическое воздействие на тела постоянных магнитов, жестко связанных с диском 2. При этом магниты выталкиваются из области сильного поля в область более слабого и находящегося в неравномерном межполюсном рабочем зазоре 15 электромагнитов, жестко впресованных в тело статора турбины, когда взаимодействующие полюса имеют одноименные знаки. Таким образом, возникают моменты внешних сил относительно оси вращения диска ротора, а работа внешних сил определяется по формуле: A = ΣM•φ, где М=F•r - момент внешних сил; F - сила, выталкивающая постоянные магниты 3 из неравномерного межполюсного рабочего пространства электромагнитов; r - радиус диска 2 от неподвижной оси до средней концентрической поверхности постоянных магнитов 3, которые, воздействуя механической силой по касательной плоскости симметрии диска, вызывают его вращательное движение с передачей движения на вал 1; φ - угол поворота диска ротора турбины. Момент вращения посредством вала 1 передается через соединительные муфты 8 на вал генератора 9, где вновь преобразуется в электрическую энергию. По второму варианту используется принцип взаимодействия неравномерного магнитного поля в рабочем зазоре 15 межполюсного пространства электромагнитов с диамагнитными телами 17, клинья которого выполнены заодно с диском 2 и расположена на его грани по периметру, жестко связанные друг с другом и нижней концентрической поверхностью 18 диска 2. Согласно этому принципу, диамагнитные вещества ослабляют напряженность внешнего магнитного поля в рабочем зазоре 15 электромагнитов, в котором они находятся и испытывают со стороны поля механическое воздействие силой, которая действуя по касательной к диску стремится переместить диамагнитные тела 17 из области сильного поля в область более слабого. Момент вращения, передаваемый клиньями 17 диску 2 и далее на вал 1, находится аналогично первому варианту. Для остановки вращающегося ротора турбоустановки нужно включить питающий ток с обратным знаком и сразу же проводник 4 отключить от сети.The device according to the invention works as follows. According to the law of total current, we can write: Нl = IW = F _о , where H is the magnetic field strength; l is the length of the magnetic circuit 11; I - direct current; W is the number of turns of the winding 7; F _about - the full magnetomotive force of the electromagnet. The turbine rotor can be represented as a solid body, the axis of which is in the bearings, on the basis of which the rotor is able to rotate around a fixed axis. The current from a static energy source or a static voltage converter through a conductor 4 enters the winding 7, where it is converted into a magnetic field H, which, by interacting with the magnetic field of permanent magnets 3 / according to the first embodiment /, rigidly pressed into the rotor disk 2, exerts a mechanical exposure to bodies of permanent magnets rigidly connected to the disk 2. In this case, the magnets are pushed from the region of a strong field to a region of a weaker one and located in an uneven interpolar working the gap of 15 electromagnets rigidly pressed into the turbine stator body when the interacting poles have the same signs. Thus, moments of external forces arise relative to the axis of rotation of the rotor disk, and the work of external forces is determined by the formula: A = ΣM • φ, where M = F • r is the moment of external forces; F is the force pushing the permanent magnets 3 out of the uneven interpolar working space of the electromagnets; r is the radius of the disk 2 from the fixed axis to the middle concentric surface of the permanent magnets 3, which, acting by mechanical force along the tangent plane of symmetry of the disk, cause its rotational movement with the transfer of motion to the shaft 1; φ is the angle of rotation of the turbine rotor disk. The torque through the shaft 1 is transmitted through the couplings 8 to the shaft of the generator 9, where it is again converted into electrical energy. According to the second variant, the principle of interaction of a non-uniform magnetic field in the working gap 15 of the interpole space of electromagnets with diamagnetic bodies 17 is used, the wedges of which are integral with the disk 2 and located on its edge along the perimeter, rigidly connected to each other and the lower concentric surface 18 of the disk 2. According to To this principle, diamagnetic substances weaken the intensity of the external magnetic field in the working gap of 15 electromagnets in which they are located and experience mechanical stress from the field side. exposure to a force which, acting tangentially to the disk, tends to move diamagnetic bodies 17 from a region of a strong field to a region of a weaker one. The torque transmitted by the wedges 17 to the disk 2 and further to the shaft 1, is similar to the first embodiment. To stop the rotating rotor of the turbine, you need to turn on the supply current with the opposite sign and immediately disconnect the conductor 4 from the network.

В качестве примеров конкретного выполнения следует отметить, что электромагнитная турбоустановка является первичным двигателем, относится к электрическому машиностроению, а по конструктивно-функциональному назначению может называться электростанцией. Она в основном предназначена для передачи механической энергии на вал высокоскоростного генератора тока на постоянных магнитах. Например, генератор комбинированного возбуждения /ГКВ/, работающий в области высоких частот 50000-60000 об/мин /см. В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. Электрические генераторы с постоянными магнитами. Энергоатомиздат, М., 1988, с. 36/. Главным узлом в предлагаемом изобретении является турбина, состоящая из статора и ротора. Статор имеет подводящий проводник тока 4, корпус 5 в форме двух пар полуколец, жестко связанных между собой нижними кронштейнами 13. Это образует арматуру статора, выполненную из немагнитного материала, имеющую в горизонтальной диаметральной плоскости выступающие бортики в форме фланцевого соединения для скрепления полуколец в единое кольцо. В гнезда между парой нижних кронштейнов 13 жестко установлены магнитопроводы 11 электрических магнитов, изготовленных из магнитомягких материалов с высокой индукцией насыщения и посредством верхних кронштейнов 12, изготовленных из немагнитных материалов, крепятся к корпусу 5 кольца способом наплавки или сварки. После этого выполняется обмотка 7 электромагнитов, нижняя часть кольцевой арматуры корпуса крепится к турбинной опоре 16, в осевой части турбины выполняются подшипниковые гнезда. As examples of specific performance, it should be noted that the electromagnetic turbine is the primary engine, relates to electrical engineering, and for structural and functional purposes can be called a power plant. It is mainly designed to transfer mechanical energy to the shaft of a high-speed permanent magnet current generator. For example, a combined excitation generator / STB / operating in the high frequency range of 50,000-60000 rpm / cm. V.A. Balagurov, F.F. Galteev. Permanent magnet electric generators. Energoatomizdat, M., 1988, p. 36 /. The main unit in the present invention is a turbine consisting of a stator and a rotor. The stator has a lead-in current conductor 4, a housing 5 in the form of two pairs of half rings rigidly connected to each other by the lower brackets 13. This forms a stator reinforcement made of non-magnetic material having protruding sides in the horizontal diametrical plane in the form of a flange connection for fastening the half rings into a single ring . In the nests between the pair of lower brackets 13, magnetic circuits 11 of electric magnets made of soft magnetic materials with high saturation induction are rigidly mounted and, by means of upper brackets 12 made of non-magnetic materials, are fastened to the ring body 5 by welding or welding. After this, a winding of 7 electromagnets is carried out, the lower part of the annular reinforcement of the casing is attached to the turbine support 16, bearing seats are made in the axial part of the turbine.

Ротор турбины состоит из вала 1 и диска 2 по первому варианту, выполненного заодно с валом как диск, близкий по форме диску равной прочности. Он изготавливается из материала с высокой удельной прочностью, например, из титана. По периферии диска выполняются сквозные гнезда в форме оси симметрии постоянных магнитов и симметрично плоскости диска, в которые жестко впрессовываются постоянные магниты 3, изготовленные из высококоэрцитивных материалов КСП37 с Нd не менее 250 кА/м в любом количестве с обязательным условием, чтобы количество постоянных электромагнитов превышало количество электромагнитов не менее, чем на одну единицу и наоборот. Технология изготовления диска допускает и другие варианты. Верхняя концентрическая поверхность 14 диска предназначена для защиты постоянных магнитов от выпадания под воздействием центробежных сил, а гнезда диска с постоянными магнитами заформовываются немагнитными материалами типа эпоксидной смолы с высокой адгезией. Нижняя концентрическая поверхность 18 является границей начала выпуклой части диска, постепенно переходящей в вал 1. По второму варианту ротор, состоящий из вала 1 и диска 2 выполняется из диамагнитного материала с повышенной отрицательной восприимчивостью, например, из графитовых нитей или композиции с висмутом и других материалов. Клиновидная фигура на грани диска выполняется заодно с диском и валом и выступает на 7/8 высоты полюса электромагнита, а 1/8 высоты полюса составляет нижняя концентрическая поверхность 18. Ротор турбины может изготавливаться многодисковым на одном валу или многодисковым с соединением посредством фланцев или муфт валов однодисковых роторов в так называемый многозвенный ротор. Это определяет много разных возможных вариантов изготовления ротора. The turbine rotor consists of a shaft 1 and a disk 2 according to the first embodiment, made integral with the shaft as a disk similar in shape to a disk of equal strength. It is made of a material with high specific strength, for example, titanium. Through the periphery of the disk, through sockets are made in the form of the axis of symmetry of the permanent magnets and symmetrically to the plane of the disk, into which the permanent magnets 3 are rigidly pressed, made of highly coercive materials KSP37 with Hd of at least 250 kA / m in any quantity, with the condition that the number of permanent electromagnets exceed the number of electromagnets is not less than one unit and vice versa. The manufacturing technology of the disc allows other options. The upper concentric surface 14 of the disk is designed to protect permanent magnets from falling out under the influence of centrifugal forces, and the nests of the disk with permanent magnets are molded with non-magnetic materials such as high adhesion epoxy. The lower concentric surface 18 is the boundary of the beginning of the convex part of the disk, gradually turning into the shaft 1. In the second embodiment, the rotor, consisting of a shaft 1 and a disk 2, is made of diamagnetic material with increased negative susceptibility, for example, graphite filaments or a composition with bismuth and other materials . A wedge-shaped figure on the edge of the disk is integral with the disk and the shaft and protrudes at 7/8 of the pole height of the electromagnet, and 1/8 of the pole height is the lower concentric surface 18. The turbine rotor can be made multi-disk on one shaft or multi-disk with connection via flanges or shaft couplings single-disc rotors in the so-called multi-link rotor. This defines many different possible rotor manufacturing options.

Таким образом, как видно из вышеописанного именно вводимая в соответствии с предлагаемым изобретением новая совокупность существенных конструктивных признаков позволяет обеспечить заявляемый технический результат, выражаемый в упрощении конструкции и обслуживания турбоустановки, уменьшении габаритов и веса. Кроме того, здесь не используется рабочее тело, обеспечивается возможность работы в любых природно-климатических и пожароопасных условиях, возможность установки устройства на легковой автотранспорт и повышение рентабельности при изготовлении и эксплуатации по сравнению с описанными аналогами. Указанные преимущества не могут получены при использовании прототипа и их наличие не выявлено в других просмотренных источниках информации. В результате применения предлагаемого изобретения наука получит новый импульс в области развития технологий энергетики, а промышленность будет иметь более дешевую энергию. Это позволит постепенно разрешить проблему экологически вредного углеводородного сырья, избежать строительства дорогих и материалоемких гидросооружений, избавит Землю и государства от зависимости по отношению к созданной паутине единой энергетической сети в форме высоковольтных линий электропередач. Thus, as can be seen from the above, it is the new set of essential structural features introduced in accordance with the invention that allows us to provide the claimed technical result, expressed in simplifying the design and maintenance of the turbine, reducing the size and weight. In addition, a working fluid is not used here, it is possible to work in any climatic and fire hazardous conditions, the ability to install the device on passenger cars and increase profitability in the manufacture and operation compared to the described analogues. These benefits cannot be obtained when using the prototype and their presence is not revealed in other viewed sources of information. As a result of the application of the invention, science will receive a new impetus in the field of development of energy technologies, and industry will have cheaper energy. This will gradually solve the problem of environmentally harmful hydrocarbon raw materials, avoid the construction of expensive and material-intensive hydraulic structures, save the Earth and states from dependence on the created web of a unified energy network in the form of high-voltage power lines.

Claims

1. An electromagnetic turbine installation comprising a housing, a one-wheel rotor in the form of a disk, a shaft, characterized in that it additionally includes curly wedges rigidly mounted on the periphery of the disk, made in a shape close to a disk of equal strength, made integral with the shaft of non-magnetic material , each wedge is made in the shape of a triangular prism, the plane of symmetry of which coincides with the plane of symmetry of the disk, the lower surface of the wedges is limited by the corresponding concentric surface of the disk, the line of symmetry the blunt and sharp ends of the wedge are formed by the respective radii of the disk and are the intersection lines of the corresponding two bounding planes, located at an angle to each other, neutral electromagnets are rigidly mounted in the case with horn-shaped magnetic circuits, symmetrically with respect to the wedges of the disk with the possibility of interaction of the wedges with the magnetic fields of electric magnets, poles of electromagnets plane formed symmetrically at an angle of at least 5 ^o to the plane of symmetry of the disc, wherein, fastening Single dogo electromagnet in the upper and lower portions formed with the two pairs of corresponding arms of a nonmagnetic material.

2. Turbo installation according to claim 1, characterized in that the wedges used are permanent magnets rigidly pressed into the body of the disk, the upper surface of the permanent magnets is limited by the corresponding concentric surface of the disk, and the angle between the two bounding planes of the permanent magnets does not exceed 170 ^o .

3. Turbo installation according to claim 1, characterized in that the wedges made integral with the disk and located on its edge along the perimeter are rigidly connected to each other, and diamagnetic material with increased negative susceptibility is used as non-magnetic material for the disk with the shaft and wedges .