RU2249288C2 - Mechanical electrical-energy storage - Google Patents
Mechanical electrical-energy storage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249288C2 RU2249288C2 RU2003101828/09A RU2003101828A RU2249288C2 RU 2249288 C2 RU2249288 C2 RU 2249288C2 RU 2003101828/09 A RU2003101828/09 A RU 2003101828/09A RU 2003101828 A RU2003101828 A RU 2003101828A RU 2249288 C2 RU2249288 C2 RU 2249288C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- coils
- magnetic
- stator coils
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к источникам электрической энергии и может применяться для питания различных электроустройств электрической энергией.The invention relates to sources of electrical energy and can be used to power various electrical devices with electrical energy.
Механический аккумулятор электроэнергии (в дальнейшем устройство) представляет собой электромашину переменного или постоянного тока, отличающуюся от обычной электромашины наличием массивного маховика, выполняющего функции ротора и способного благодаря большой массе накапливать механическую энергию.A mechanical energy accumulator (hereinafter referred to as the device) is an AC or DC electric machine, which differs from a conventional electric machine by the presence of a massive flywheel that acts as a rotor and capable of accumulating mechanical energy due to its large mass.
Наиболее близким к предложенному устройству по техническому существу является механический аккумулятор электрической энергии, выполненный в виде электрической машины, содержащей корпус, в котором создана вакуумная среда, внутри корпуса установлен на валу массивный металлический ротор, статор с тремя статорными обмотками и обмотки возбуждения (см. SU, а.с. 1781777, 1992).Closest to the proposed device, it is technically a mechanical electric energy accumulator made in the form of an electric machine containing a housing in which a vacuum medium is created; a massive metal rotor, a stator with three stator windings and excitation windings are mounted on the shaft inside the housing (see SU , A.S. 1781777, 1992).
Недостатком этого устройства являются низкие энергетические показатели.The disadvantage of this device is the low energy performance.
Техническим результатом, достигаемым в предложенном изобретении, является повышение энергетических показателей.The technical result achieved in the proposed invention is to increase energy performance.
Технический результат достигается за счет того, что в механическом аккумуляторе электрической энергии, выполненном в виде электрической машины, содержащей корпус, в котором установлены статор со статорными катушками, катушки возбуждения и расположенный на валу массивный металлический ротор, отличающийся тем, что статорные обмотки, сердечники которых прикреплены к корпусу, расположены по окружности, в центре которой установлен массивный ротор из однородного металла, обладающего магнитными свойствами, состоящий из двух расположенных по окружности напротив друг друга магнитных полюсов и двух выступов, выполненных на торцах ротора, на которых расположены катушки возбуждения, экранированные и неподвижно прикрепленные к крышкам корпуса. Кроме того, внутри корпуса может быть создана вакуумная среда; вал ротора может быть подвешен на магнитных подшипниках, а каждая статорная катушка может быть выполнена из рабочей обмотки и генераторной обмотки с увеличенным сечением провода относительно рабочей обмотки. Кроме того, с внешней стороны одной из крышек могут быть расположены магнитные датчики по числу статорных катушек, контролирующие положение магнитных полюсов ротора относительно статорных катушек, а в торце соответствующего выступа ротора - постоянные магниты, изолированные от ротора, а аккумулятор может быть подключен к внешнему источнику постоянного тока через разъемы, соединенные со входами первого и второго преобразователей постоянного тока в трехфазный переменный, управляющие входы которых соединены с выходами магнитных датчиков, выходы первого преобразователя соединены с генераторными обмотками, а выходы второго преобразователя - с рабочими обмотками статорных катушек и входами выпрямителя, выходы которого связаны с нагрузкой и через регулятор напряжения с катушками возбуждения.The technical result is achieved due to the fact that in a mechanical electric energy accumulator, made in the form of an electric machine containing a housing in which a stator with stator coils, excitation coils and a massive metal rotor located on the shaft are installed, characterized in that the stator windings, the cores of which attached to the housing, located on a circle in the center of which is mounted a massive rotor made of a homogeneous metal with magnetic properties, consisting of two located about the circumference opposite each other of the magnetic poles and two protrusions made at the ends of the rotor, on which the excitation coils are located, shielded and fixedly attached to the housing covers. In addition, a vacuum medium can be created inside the housing; the rotor shaft can be suspended on magnetic bearings, and each stator coil can be made of a working winding and a generator winding with an increased cross section of the wire relative to the working winding. In addition, on the outer side of one of the covers magnetic sensors can be located according to the number of stator coils that control the position of the magnetic poles of the rotor relative to the stator coils, and at the end of the corresponding protrusion of the rotor there are permanent magnets isolated from the rotor, and the battery can be connected to an external source direct current through connectors connected to the inputs of the first and second converters of direct current to three-phase alternating current, the control inputs of which are connected to the outputs of magnetic sensors c, the outputs of the first converter are connected to the generator windings, and the outputs of the second converter are connected to the working windings of the stator coils and the inputs of the rectifier, the outputs of which are connected to the load and through the voltage regulator with excitation coils.
Так же как и в обычной электромашине, ротор-маховик вращается в центре расположенных по окружности трех статорных катушек, сердечники которых прикреплены к корпусу устройства. Генераторные обмотки для ускоренной зарядки изготавливаются из провода большого сечения, по сравнению с рабочими обмотками, что позволит увеличить зарядный ток и приведет к сокращению времени, необходимого для заряда устройства. Процесс заряда устройства происходит методом преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения ротора-маховика, при этом работа устройства аналогична работе электродвигателя. Массивный ротор-маховик, разгоняясь до огромной скорости вращения, накапливает большое количество механической энергии, которая в дальнейшем постепенно преобразуется в электрическую и используется для питания различных электроустройств, при этом работа устройства аналогична работе электрогенератора.As in a conventional electric machine, the rotor-flywheel rotates in the center of three stator coils located around a circle, the cores of which are attached to the device body. Generator windings for accelerated charging are made of a large cross-section wire, compared with the working windings, which will increase the charging current and will lead to a reduction in the time required to charge the device. The process of charging the device occurs by converting electrical energy into mechanical energy of rotation of the rotor-flywheel, while the operation of the device is similar to the operation of an electric motor. A massive rotor-flywheel, accelerating to a huge speed of rotation, accumulates a large amount of mechanical energy, which is subsequently gradually converted into electrical energy and is used to power various electrical devices, while the operation of the device is similar to the operation of an electric generator.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 показано устройство механического аккумулятора электроэнергии в осевом сечении; на фиг.2 - то же, в поперечном сечении. На фиг.3 показано устройство ротора-маховика, вид спереди; на фиг.4 - то же, вид сбоку, на фиг.5 - электрическая блок-схема.Figure 1 shows the device of a mechanical electric power accumulator in axial section; figure 2 is the same in cross section. Figure 3 shows the device of the rotor-flywheel, front view; figure 4 is the same side view, figure 5 is an electrical block diagram.
Принятые обозначения:Accepted designations:
1 - Передняя крышка.1 - Front cover.
2 - Массивный металлический ротор.2 - Massive metal rotor.
3 - Катушки возбуждения.3 - Excitation coils.
4 - Магнитопроводный экран.4 - Magnetic screen.
5 - Статорные катушки.5 - Stator coils.
6 - Сердечники статорных катушек.6 - Cores of stator coils.
7 - Корпус устройства.7 - the housing of the device.
8 - Магнитные полюса ротора.8 - Magnetic poles of the rotor.
9 - Герметичное соединение.9 - Tight connection.
10 - Задняя крышка.10 - The back cover.
11 - Постоянные магниты.11 - Permanent magnets.
12 - Магнитный датчик.12 - Magnetic sensor.
13 - Магнитоизоляторы.13 - Magnetic insulators.
14 - Магнитные подшипники.14 - Magnetic bearings.
15 - Вал ротора.15 - The rotor shaft.
16 - Внутренняя полость.16 - The internal cavity.
17 - Места расположения магнитных датчиков.17 - Location of magnetic sensors.
18 - Сквозной канал вала ротора.18 - Through channel of the rotor shaft.
19 - Сквозные каналы корпуса ротора.19 - Through channels of the rotor housing.
20 - Цилиндрообразные выступы ротора.20 - Cylindrical protrusions of the rotor.
21 - Внешний источник тока.21 - External current source.
22 - Преобразователь тока для ускоренной зарядки.22 - Current converter for accelerated charging.
23 - Преобразователь тока для медленной зарядки.23 - Current converter for slow charging.
24 - Генераторные обмотки статорных катушек для ускоренной зарядки.24 - Generator windings of stator coils for accelerated charging.
25 - Рабочие обмотки статорных катушек.25 - Working windings of stator coils.
26 - Выпрямитель тока.26 - Rectifier.
27 - Регулятор напряжения.27 - Voltage Regulator.
28 - Нагрузка - внешний потребитель.28 - Load - external consumer.
Описание конструкции устройстваDescription of device design
Главной частью устройства является массивный ротор 2 (фиг.1, 2), изготавливаемый целиком из однородного металла, обладающим магнитными свойствами. Ротор 2 состоит из двух расположенных по окружности напротив друг друга магнитных полюсов 8 (см. также фиг.3, 4) и двух цилиндрообразных выступов 20, расположенных с торцов корпуса ротора 2, выполняющие функции вращающихся сердечников катушек 3 возбуждения, в целях уменьшения трения вал 15 ротора подвешивается на магнитных подшипниках 14 к передней и задней крышкам 1 и 10. Сквозные каналы 18 вала и 19 корпуса ротора 2 служат для уменьшения массы ротора 2. С противоположных торцов ротора 2 находятся две катушки 3 возбуждения, экранизированные магнитопроводным экраном 4 и неподвижно прикрепленные к крышкам 1 и 10. Ротор 2 находится в центре расположенных по окружности трех статорных катушек 5, сердечники 6 которых прикреплены к корпусу 7 устройства. Статорные катушки 5 состоят из двух обмоток: рабочей обмотки и генераторной обмотки для ускоренной зарядки с увеличенным сечением провода по сравнению с рабочей обмоткой. С внешней стороны задней крышки 10 располагаются три магнитных датчика 12, контролирующие положение магнитных полюсов 8 ротора относительно статорных катушек 5 (места 17 расположения датчиков 12 показаны на фиг.2). Для оповещения датчиков 12 о положении магнитных полюсов 8 ротора служат постоянные магниты 11, находящиеся в торце цилиндрообразного выступа 20 ротора и изолированные от него магнитоизоляторами 13. Передняя и задняя торцевые крышки 1 и 10 герметично соединены с цилиндрическим корпусом 7 устройства, и во внутренней полости 16 корпуса 7 создана вакуумная среда.The main part of the device is a massive rotor 2 (figure 1, 2), made entirely of a homogeneous metal with magnetic properties. The
Описание работы устройстваDevice Description
Работа устройства осуществляется в двух режимах: в режиме заряда (медленного или ускоренного) электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора, в режиме разряда (рабочий режим) механическая энергия преобразуется в электрическую.The device operates in two modes: in the charge mode (slow or accelerated), electrical energy is converted into mechanical energy of rotor rotation, in the discharge mode (operating mode), mechanical energy is converted into electrical energy.
В режиме заряда (ускоренного) с внешнего источника 21 тока постоянный ток небольшой мощности поступает на преобразователь 23 тока для медленной зарядки, а ток большой мощности поступает на преобразователь 22 тока для ускоренной зарядки, где он преобразуется в переменный трехфазный ток с частотой колебания, равной частоте вращения ротора 2. Частота вращения ротора 2 контролируется тремя датчиками 12, которые посылают цифровые сигналы, частотой равные частоте вращения ротора 2, на схемы преобразователей 22 и 23 тока, вследствие этого на выводах преобразователей 22 и 23 тока возникает трехфазный переменный ток точно такой же частоты, который поступает соответственно на обмотки 24 и 25 трех статорных катушек, создавая на статоре 6 вращающееся магнитное поле. Также с преобразователя 23 тока через выпрямитель 26 тока выпрямленный ток поступает к внешним потребителям тока 28 и через регулятор 27 напряжение поступает на катушки 3 возбуждения, тем самым, намагничивая магнитные полюса 8 ротора. При этом вращающееся магнитное поле статора 6, взаимодействуя с магнитными полюсами 8 ротора, заставляет последний вращаться с увеличивающейся частотой. При достижении нужной частоты вращения внешний источник 21 тока отключается, и заряд устройства прекращается. В случае если внешний источник 21 тока не позволяет развить необходимую мощность для осуществления ускоренного заряда, производится медленный заряд, при этом подключается только преобразователь 23 тока для медленного заряда, а преобразователь 22 тока и обмотки 24 статорных катушек 5 не задействованы.In the charge mode (accelerated) from an external
Для перевода устройства в режим разряда (рабочий режим) необходимо отключить внешний источник 21 тока от преобразователей 22 и 23 тока, это приведет к прекращению подачи тока с преобразователей 22 и 23. При вращении ротора 2 намагниченные полюса 8 ротора проходят около сердечников 6 статорных катушек, наводя в рабочих обмотках 25 статорных катушек 5 индукционные токи большой величины (при рабочем режиме генераторные обмотки 24 статорных катушек не задействованы), которые поступают через выпрямитель 26 тока на внешние потребители 28 тока и на катушки 3 возбуждения, тем самым, намагничивая магнитные полюса 8 ротора. Для поддержания заданного напряжения индукционного тока в сети в схеме имеется регулятор 27 напряжения, который, управляя током, проходящим через катушки 3 возбуждения, поддерживает рабочее напряжение в сети.To transfer the device to discharge mode (operating mode), it is necessary to disconnect the external
При работе устройства в режиме разряда механическая энергия, накопленная ротором-маховиком 2, постепенно преобразуется в электрическую энергию и используется для питания внешних потребителей 28. При этом скорость вращения ротора-маховика постепенно будет уменьшаться, и по достижении минимальной величины возникает необходимость в зарядке устройства.When the device is operating in the discharge mode, the mechanical energy accumulated by the rotor-
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003101828/09A RU2249288C2 (en) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Mechanical electrical-energy storage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003101828/09A RU2249288C2 (en) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Mechanical electrical-energy storage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003101828A RU2003101828A (en) | 2004-08-20 |
RU2249288C2 true RU2249288C2 (en) | 2005-03-27 |
Family
ID=35560808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003101828/09A RU2249288C2 (en) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Mechanical electrical-energy storage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249288C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008051104A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Yury Alexeevich Baurov | Energy conversion method |
-
2003
- 2003-01-23 RU RU2003101828/09A patent/RU2249288C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008051104A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Yury Alexeevich Baurov | Energy conversion method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0057730B1 (en) | Electric generator | |
US7362002B2 (en) | Automotive starter generator apparatus | |
CN110971095B (en) | Double-stator wind driven generator and power generation system | |
US6380655B1 (en) | Variable-speed electromechanical energy converter | |
KR100509381B1 (en) | Cage-type induction motor for high rotational speeds | |
CN111953161B (en) | Double-winding axial magnetic field multiphase flywheel pulse generator system | |
KR102195432B1 (en) | One Body Electric Driving and Electric Power Generating Apparatus | |
KR101471784B1 (en) | System for generating power | |
CN110855034B (en) | Mechanical magnetic-regulation permanent magnet like-pole type inductor motor | |
RU2302692C1 (en) | Electromechanical converter | |
RU2249288C2 (en) | Mechanical electrical-energy storage | |
RU29185U1 (en) | Mechanical battery | |
US20110037336A1 (en) | homopolar machine | |
CN102013779B (en) | Hybrid excitation permanent magnet motor of quintuple harmonic excitation | |
RU2716815C1 (en) | Improved permanent magnet generator | |
KR910006290B1 (en) | Rotary electric machine | |
RU195702U1 (en) | IMPROVED PERMANENT MAGNET GENERATOR | |
US20220158533A1 (en) | Concentric Nested Rotor Power Converter and Charge Replenisher | |
EP4353981A1 (en) | Magnetic bearing, flywheel device, and electric power generation system using same | |
KR100561011B1 (en) | Revolving armature type synchronous generator | |
RU2244996C1 (en) | Alternating-current generator | |
EP0275251B1 (en) | Alternator assembly | |
RU2548662C1 (en) | Synchronous generator with excitation from permanent magnets | |
KR20240029893A (en) | Apparatus for Driving Disc for Friction Generator | |
JP2012125042A (en) | Infinite power generation system rotating power generator by direct-current electric motor whose power consumption is due to protective resistance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 9-2005 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080124 |