RU2671437C1 - Hybrid power plant - Google Patents
Hybrid power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671437C1 RU2671437C1 RU2018107194A RU2018107194A RU2671437C1 RU 2671437 C1 RU2671437 C1 RU 2671437C1 RU 2018107194 A RU2018107194 A RU 2018107194A RU 2018107194 A RU2018107194 A RU 2018107194A RU 2671437 C1 RU2671437 C1 RU 2671437C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- inductor
- magnetic circuit
- stator
- magnetic
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 135
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol trioctadecanoate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N aluminum lithium cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Co++].[Ni++] NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940024548 aluminum oxide Drugs 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000008207 working material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
-
- 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
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам автономного энергообеспечения технических средств.The invention relates to systems for autonomous energy supply of technical means.
При этом под гибридной силовой установкой заявитель понимает любые энергогенерирующие стационарные или мобильные установки, в том числе транспортных средств, содержащие в своем составе тепловой двигатель, осуществляющий преобразование химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала, и электрическую машину, осуществляющую преобразование механической энергии вращения вала в электрическую энергию.At the same time, the applicant understands the hybrid power plant as any power generating stationary or mobile units, including vehicles containing a heat engine that converts the chemical energy of fuel into mechanical energy of rotation of the shaft, and an electric machine that converts the mechanical energy of rotation of the shaft into electrical energy.
Из интернет ресурса: https://www.autostat.ru/infographics/25742/, информация просмотрена 22.01.2018, известно, что в 2015 г. автомобильный транспорт России потребил 64 млн. т топлива, из них 38,6 млн. т бензина, 1,4 млн. т. газо-моторного топлива и 24 млн. дизельного топлива; 29,9 млн. т топлива (46,7%) было использовано легковым автотранспортом; более 70% топлива расходуется автотранспортом в европейской части России.From the Internet resource: https://www.autostat.ru/infographics/25742/, information viewed on 01/22/2018, it is known that in 2015 Russian motor transport consumed 64 million tons of fuel, of which 38.6 million tons gasoline, 1.4 million tons of gas-engine fuel and 24 million diesel fuel; 29.9 million tons of fuel (46.7%) was used by passenger cars; More than 70% of the fuel is consumed by vehicles in the European part of Russia.
Из книги «Справочник по элементарной физике», авторы Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич, М. «Наука», 1988, стр. 113 известны низшая теплота сгорания, при 20°C, бензина - 44…47 МДж/кг, дизтоплива - 42…43 МДж/кг.From the book "Handbook of Elementary Physics", authors N.I. Koshkin, M.G. Shirkevich, M. Nauka, 1988, p. 113 known lower heat of combustion, at 20 ° C, gasoline - 44 ... 47 MJ / kg, diesel fuel - 42 ... 43 MJ / kg.
Из справочника «Физические величины» под ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мейлихова, М. Энергоатомиздат 1991 г., стр. 32, известно соотношение 1 КВтч=3,6 МДж.From the reference book “Physical quantities”, ed. I.S. Grigoryeva and E.Z. Meilikhova, M. Energoatomizdat 1991, p. 32, the ratio of 1 kWh = 3.6 MJ is known.
Приняв в качестве низшей теплоты сгорания топлива величину равную 44 МДж/кг вычислим приблизительную величину энергии, израсходованной автомобильным транспортом России:Taking the value equal to 44 MJ / kg as the net calorific value of fuel, we calculate the approximate amount of energy consumed by Russian motor transport:
64×109×44=2816×109 МДж или 782×109 КВтч.64 × 10 9 × 44 = 2816 × 10 9 MJ or 782 × 10 9 kWh.
При этом из интернет ресурса: http://www.rashydro.ru/activity/marketing/production/generation/2015, информация просмотрена 22.01.2018, известно, что Жигулевская ГЭС выработала в 2015 г. 10,4×109 КВтч электроэнергии (проектная среднегодовая выработка, по данным интернет ресурса:At the same time, from the Internet resource: http://www.rashydro.ru/activity/marketing/production/generation/2015, the information was viewed on January 22, 2018, it is known that the Zhigulevskaya HPP generated 10.4 × 10 9 kWh of electricity in 2015 (design average annual output, according to the Internet resource:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B8%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%91%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%93%D0%AD%D0%A1,10,9×109 квтч).https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B8%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%91%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0 % B0% D1% 8F_% D0% 93% D0% AD% D0% A1.10.9 × 10 9 kWh).
Таким образом, полная замена легкового автотранспорта, использующего тепловые двигатели, электромобилями потребует введения в России дополнительных электрогенерирующих мощностей, равных, по годовой производительности, приблизительно, 35 Жигулевским ГЭС.Thus, the complete replacement of passenger vehicles using heat engines with electric vehicles will require the introduction of additional electric generating capacities in Russia, equal in annual productivity to approximately 35 Zhigulevsky hydroelectric power stations.
При этом из интернет ресурса: https://aftershock.news/?q=node/597989, информация просмотрена 22.01.2018, известно, что мировые запасы кобальта, применяемого для производства литий-кобальт-оксидных аккумуляторов, требующих больших объемов кобальта, а также менее затратных, по расходу кобальта, литий-никель-марганец-кобальт-оксидных или литий-никель-кобальт-алюминий-оксидных аккумуляторов весьма ограничены; из интернет ресурса http://www.electra.com.ua/akkumulyator/420-mirovye-zapasy-litievykh-resursov.html, информация просмотрена 22.01.2018. известно, что разведанные запасы лития в России составляют 2,5 млн. т, что объем доступных мировых запасов лития, по данным Компании «Chemetall», составляет 28 млн. тонн, тогда как спрос на этой металл оценивается в 23000 тонн. При этом из упомянутой статьи известно, что лишь около 20% добываемого лития используется для изготовления аккумуляторных батарей, большая часть из которых употребляется в качестве источников питания для мобильных и портативных устройств; из интернет ресурса https://airsoftbat.ru/posts/1708616, информация просмотрена 22.01.2018, известно, что рабочий ресурс литий-ионных аккумуляторов, до потери ими 20% емкости, составляет 500…1000 циклов заряд/разряд, что после сборки аккумуляторы подвергаются контрольному заряду (потребляют электроэнергию) - разряду для активации рабочих материалов, что глубокий разряд аккумулятора полностью выводит его из строя, что оптимальные условия хранения аккумуляторов достигаются при 40% заряде от емкости аккумулятора и при температуре хранения 0…10°C, что через два года хранения аккумулятор теряет около 20% емкости, что разгерметизация аккумулятора приводит к разложению электролита парами воды и образованию токсичных газов.At the same time, from the Internet resource: https://aftershock.news/?q=node/597989, information was viewed on January 22, 2018, it is known that the global reserves of cobalt used for the production of lithium-cobalt-oxide batteries requiring large volumes of cobalt, and also less expensive, in terms of cobalt consumption, lithium-nickel-manganese-cobalt-oxide or lithium-nickel-cobalt-aluminum-oxide batteries are very limited; from the Internet resource http://www.electra.com.ua/akkumulyator/420-mirovye-zapasy-litievykh-resursov.html, information viewed on 01/22/2018. It is known that the proven lithium reserves in Russia amount to 2.5 million tons, that the volume of available world lithium reserves, according to the Chemetall Company, is 28 million tons, while the demand for this metal is estimated at 23,000 tons. Moreover, from the mentioned article it is known that only about 20% of lithium mined is used for the manufacture of rechargeable batteries, most of which are used as power sources for mobile and portable devices; from the Internet resource https://airsoftbat.ru/posts/1708616, information viewed on 01/22/2018, it is known that the working life of lithium-ion batteries, before they lose 20% of their capacity, is 500 ... 1000 charge / discharge cycles, which after assembly the batteries are subjected to a control charge (consume electricity) - a discharge to activate working materials, that a deep discharge of the battery completely destroys it, that optimal storage conditions of the batteries are achieved at 40% charge of the battery capacity and at a storage temperature of 0 ... 10 ° C, which two years x Anenij battery loses about 20% of the capacity that the battery depressurization results in the decomposition of the electrolyte water vapor and the formation of toxic gases.
Из материалов к патенту RU 2584331, 14МПК Н01М 10/60, публ. 20.05.2016, конвекционный приоритет 22.05.2012 CN 201210160624.0, известно, что срок службы Li-ионных аккумуляторов при низких температурах эксплуатации может уменьшиться вследствие осаждения (и потери активности ионов лития) на катодах батарей, что отложение лития на электродах батарей провоцирует вероятность внутреннего короткого замыкания. При этом следует отметить, что принудительный обогрев аккумуляторов требует дополнительного расхода энергии.From the materials for the patent RU 2584331,
Из книги «Автомобильный справочник», автор Р. Бюссиен, под общ. редакцией А.Н. Островцева, Т1, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, М. 1960, стр. 96, 97, известно, что для сгорания 1 л бензина требуется, ориентировочно, 9800 л воздуха.From the book "Automotive Directory", author R. Bussien, under the general. edited by A.N. Ostrovtseva, T1, State Scientific and Technical Publishing House of Engineering Literature, M. 1960, p. 96, 97, it is known that for the combustion of 1 liter of gasoline, approximately 9800 liters of air are required.
Из справочника «Физические величины» под ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мейлихова, М. Энергоатомиздат 1991 г., стр. 123, см. табл. 5.7, известны плотность бензина - 0,7…0,8×103 кг/м3 и дизельного топлива - 0,86×103 кг/м3.From the reference book “Physical quantities”, ed. I.S. Grigoryeva and E.Z. Meilikhova, M. Energoatomizdat 1991, p. 123, see table. 5.7, the known density of gasoline is 0.7 ... 0.8 × 10 3 kg / m 3 and diesel fuel is 0.86 × 10 3 kg / m 3 .
Приняв плотность топлива равной 0,8×10 кг/м3 вычислим объем воздуха, прошедшего через цилиндры эксплуатировавшихся в 2015 г. в России тепловых двигателей (двигателей внутреннего сгорания): 9800×64×109/0,8 103=784×109 л=784×106 м3.Assuming a fuel density of 0.8 × 10 kg / m 3, we calculate the volume of air passing through the cylinders of heat engines (internal combustion engines) operated in Russia in 2015: 9800 × 64 × 10 9 / 0.8 10 3 = 784 × 10 9 l = 784 × 10 6 m 3 .
Из интернет ресурса:From the Internet resource:
http://meteo.ru/pogoda-i-klimat/93-klimaticheskie-usloviya-na-territorii-rossii, информация просмотрена 07.11.2017, среднегодовая и средне сезонная температура воздуха, осредненная по территории России, за период с 1946 г. по 2006 г. находилась в интервале от минус 0,5°C до плюс 1°C.http://meteo.ru/pogoda-i-klimat/93-klimaticheskie-usloviya-na-territorii-rossii, information viewed on 11/07/2017, average annual and average seasonal air temperature averaged over the territory of Russia since 1946. 2006 was in the range from minus 0.5 ° C to plus 1 ° C.
Из интернет ресурса:From the Internet resource:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C, просмотрено 22.01.2018, известно, что при температуре 0°C и при максимальной абсолютной влажности воздуха последний содержит 4,8 г/м3 воды, что содержание воды в воздухе увеличивается до 30,4 г/м3 при увеличении температуры до 30°C.https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C, viewed 01/22/2018, it is known that at a temperature of 0 ° C and with a maximum absolute humidity of the air, the latter contains 4.8 g / m 3 of water, that the water content in the air increases to 30.4 g / m 3 with an increase in temperature to 30 ° C .
Из интернет ресурса: http://atlas-yakutia.ra/weather/hum/climate_russia-III_hum.html, информация просмотрена 22.01.2018, известны исторический минимум, равный 66%, и исторический максимум, равный 98%, среднесуточной относительной влажности воздуха, зарегистрированные в г. Москва и в Московской области за период с 1936 по 2012 г.г. Учитывая изложенное выше и то, что более 70% топлива было израсходовано автотранспортом европейской части России, а также используя показатель влагосодержания воздуха, равный 4 г/м3, вычислим минимальное количество воды, прошедшее в течение 2015 г. через цилиндры эксплуатировавшихся в России тепловых двигателей: 784×106×4=3136×103 кг или 3136 м3 (для справки - расход воды через 1 турбину Жигулевской ГЭС равен 695 м /сек - ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B8%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%91%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BO%D1%8F_%D0%93%D0%AD%D0%A1).From the Internet resource: http: //atlas-yakutia.ra/weather/hum/climate_russia-III_hum.html, the information was viewed on January 22, 2018, the historical minimum of 66% and the historical maximum of 98% of the average daily relative humidity are known registered in Moscow and the Moscow Region for the period from 1936 to 2012 Considering the above and the fact that more than 70% of the fuel was consumed by vehicles in the European part of Russia, and also using an air moisture content of 4 g / m 3 , we calculate the minimum amount of water passing through the cylinders of heat engines operated in Russia during 2015 : 784 × 10 6 × 4 = 3136 × 10 3 kg or 3136 m 3 (for reference - the water flow through 1 turbine of the Zhigulevskaya hydroelectric station is 695 m / s - resource: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 % 96% D0% B8% D0% B3% D1% 83% D0% BB% D1% 91% D0% B2% D1% 81% D0% BA% D0% BO% D1% 8F_% D0% 93% D0% AD % D0% A1).
Из интернет ресурса: http://zioc.ru/events/media/2016/issledovanie-uchenika-11-go-klassa-opublikovano-v-zhurnale-korolevskogo-ximicheskogo-obshhestva, информация просмотрена 22.01.2018, известно, что частицы металлов, содержащихся в автомобильных катализаторах, могут быть «выведены» из состава катализатора вместе с потоком газа. Указанное приводит к загрязнению атмосферы, почвы и поверхностных вод тяжелыми металлами (Pt, Pd, Rh). При этом соли платины и палладия при контакте с водой объединяются в кластеры, содержащие более одного атома металла, токсичность которых может существенно превышать токсичность простых солей.From the Internet resource: http://zioc.ru/events/media/2016/issledovanie-uchenika-11-go-klassa-opublikovano-v-zhurnale-korolevskogo-ximicheskogo-obshhestva, information viewed on 01/22/2018, it is known that the particles metals contained in automotive catalysts can be "removed" from the composition of the catalyst along with a gas stream. The above leads to pollution of the atmosphere, soil and surface water by heavy metals (Pt, Pd, Rh). In this case, salts of platinum and palladium upon contact with water are combined into clusters containing more than one metal atom, the toxicity of which can significantly exceed the toxicity of simple salts.
Как упоминалось выше 29,9 млн. т топлива было использовано легковым автотранспортом. Приняв в качестве базовой нормы для одного автомобиля расход топлива, равный 8 л/100 км или 8×0,8=6,4 кг/100 км вычислим суммарный пробег легкового автотранспорта в 2015 г.: 29,9×109/6,4=467×109 км.As mentioned above, 29.9 million tons of fuel was used by passenger cars. Taking as a reference standard for a vehicle fuel consumption of 8 liters / 100 km or 8 × 0,8 = 6,4 kg / 100 km calculate the total mileage in passenger cars, 2015 .: 29,9 × × 10 9/6 4 = 467 × 10 9 km.
Учитывая, что в 2015 г. в России было зарегистрировано чуть больше 39 млн. легковых автомобилей, по данным интернет ресурса: https://auto.mail.ru/article/55473-skolko_v_rossii_avtomobilei_nazvano_tochnoe_kolichestvo/, информация просмотрена 22.01.2018, вычислим удельный пробег, приходящийся на один среднестатистический легковой автомобиль: 467×109/39×106=11,9×103 км/год или 32,6 км/сутки. Показатель более характерен для городского режима использования автомобиля.Considering that in 2015, slightly more than 39 million cars were registered in Russia, according to the Internet resource: https://auto.mail.ru/article/55473-skolko_v_rossii_avtomobilei_nazvano_tochnoe_kolichestvo/, the information was viewed on January 22, 2018, we calculate the specific mileage per one average passenger car: 467 × 10 9/39 × 10 June = 11,9 × March 10 km / year or 32.6 km / day. The indicator is more typical for urban car use.
Из интернет ресурса: https://msk.newsru.com/article/29Dec2009/speed_msk.html, информация просмотрена 22.01.2018, известно, что средняя скорость движения автотранспорта в г. Москва в 2009 г. составила 22 км/час при том, что занимаемая дорогами площадь составляет 8,7% от площади, занимаемой городом; средняя скорость движения автотранспорта в Нью-Йорке составляет 38 км/час; средняя скорость движения автотранспорта в городах Западной Европы находится в пределах от 28 до 40 км/час при том, что в «правильно устроенных» городах США, Канады и Австралии занимаемая дорогами площадь достигает 35% от площади, занимаемой городом.From the Internet resource: https://msk.newsru.com/article/29Dec2009/speed_msk.html, the information was viewed on January 22, 2018, it is known that the average speed of vehicles in Moscow in 2009 was 22 km / h while that the area occupied by roads is 8.7% of the area occupied by the city; the average vehicle speed in New York is 38 km / h; the average speed of vehicles in cities of Western Europe is in the range of 28 to 40 km / h, while in the "properly arranged" cities of the USA, Canada and Australia, the area occupied by roads reaches 35% of the area occupied by the city.
Исходя из двух предыдущих абзацев можно предположить, что двигатель внутреннего сгорания среднестатистического автомобиля, эксплуатируемого в России, работает 1…1,5 часа в сутки.Based on the previous two paragraphs, we can assume that the internal combustion engine of an average car operated in Russia works 1 ... 1.5 hours a day.
Все изложенное выше иллюстрирует техническую, социальную и морально-этическую атмосферу, предшествующую созданию заявляемого технического решения.All of the above illustrates the technical, social and moral-ethical atmosphere preceding the creation of the claimed technical solution.
На рисунке Фиг. 1 показаны изменение амплитуды тока (I, А), генерируемого в бортовую сеть автомобиля, и изменение механической мощности (Р, Вт), потребляемой генератором от теплового двигателя, при изменении частоты вращения ротора 80-ти амперного автомобильного, типичного для современного уровня техники, генератора. Из графика видно, что при токоотдаче 80 А, автомобильный генератор потребляет около 2 квт энергии.In the figure of FIG. 1 shows the change in the amplitude of the current (I, A) generated in the on-board network of the car, and the change in the mechanical power (P, W) consumed by the generator from the heat engine when the rotor speed of an 80 amp automobile typical of the current level of technology is changed, generator. The graph shows that with a current output of 80 A, the car generator consumes about 2 kW of energy.
Исходя из допущения, что все 39 млн. эксплуатировавшихся в России в 2015 г. легковых автомобилей были оснащены 80 амперными генераторами, и из условия, что ежедневная наработка автомобиля составляла 1 час можно вычислить энергопотребление генераторов, которое составило - 2×1×365×39×106=28,47 109 квт. ч энергии (проектная среднегодовая выработка Жигулевской ГЭС 10,9×109 квт.ч) или 28,47×109×3,6=102,492×109 МДж или 102,492×109/44=2,329 млн. т топлива, в абсолютных величинах, или 29,9/232,9 - 7,8%, грубо - 1/10 часть потребляемого легковым автомобилем топлива расходуется на компенсацию момента сопротивления вращению генератора. При этом из курса электрических машин известно, что момент сопротивления вращению подвижной части генератора прямо пропорционален величине генерируемого тока и обратно пропорционален угловой скорости его вращения.Based on the assumption that all 39 million passenger cars operated in Russia in 2015 were equipped with 80 ampere generators, and from the condition that the daily operating time of the vehicle was 1 hour, the energy consumption of the generators could be calculated, which amounted to 2 × 1 × 365 × 39 × 10 6 = 28.47 109 kW. h energy (average output design Zhigulyovskaya HPP 10 9 × 10 9 kWh) or 28.47 × 10 9 × 3,6 × 10 = 102.492 or 102.492 9 MJ × 10 9/44 = 2.329 Mill. t fuel, absolute values, or 29.9 / 232.9 - 7.8%, roughly - 1/10 of the fuel consumed by a passenger car is spent on compensation of the moment of resistance to rotation of the generator. Moreover, it is known from the course of electric machines that the moment of resistance to rotation of the moving part of the generator is directly proportional to the value of the generated current and inversely proportional to the angular velocity of its rotation.
Из патента RU 2460200, 6МПК H02K 57/00, H02K 7/20, публ. 27.08.2012, известен самовращающийся генератор электрических импульсов, содержащий вал ротора, цилиндрический магнитопровод ротора, обмотки ротора, коллектор ротора, магнитопровод статора, обмотки статора, два постоянных стержнеобразных магнита, контактно-щеточный узел и прерыватель. Из описания к патенту известно, что коллектор ротора выполнен в виде двух изолированных полуколец, сформированных с возможностью взаимодействия с контактно-щеточным узлом; магниты выполнены оппозитно расположенными, установленными на магнитопроводе ротора параллельно валу ротора с чередованием их магнитных полюсов и с возможностью магнитного взаимодействия внешних полюсов с обмотками статора; статор сформирован в виде коаксиального, относительно магнитопровода ротора, кольца, снабженного двумя оппозитными, расположенными со стороны ротора, параллельными, относительно вала ротора, пазами, выполненными с возможностью формирования магнитных полюсов статора; обмотки статора выполнены уложенными в пазы статора, снабженными присоединительными выводами, сформированными с возможностью их подключения к электрической нагрузке генератора; коллектор и прерыватель выполнены с возможностью подачи на обмотки ротора напряжения от внешнего источника электрического питания только в моменты сближения разноименных магнитных полюсов ротора и статора и с возможностью отключения обмоток ротора от внешнего источника электрического питания в моменты расхождения магнитных полюсов ротора и статора. Заявленным техническим результатом, достигаемым решением по цитируемому изобретению, является уменьшение расхода энергии, потребляемой генератором на вращение ротора, что обеспечено отсутствием промежуточных передаточных элементов, характерных для сборочных узлов, образованных каким либо приводным двигателем и генератором (ротор и статор цитируемого решения являются одновременно элементами и электродвигателя и электрогенератора), а также уменьшением электромагнитных сил, тормозящих вращение ротора в момент расхождения магнитных полюсов ротора и статора.From patent RU 2460200, 6MPK H02K 57/00, H02K 7/20, publ. 08/27/2012, a self-rotating electric pulse generator is known that contains a rotor shaft, a cylindrical rotor magnetic circuit, rotor windings, a rotor collector, a stator magnetic circuit, a stator winding, two permanent rod-shaped magnets, a contact brush assembly and an interrupter. From the description of the patent it is known that the rotor collector is made in the form of two isolated half rings formed with the possibility of interaction with the contact-brush assembly; the magnets are made opposite, mounted on the rotor magnetic circuit parallel to the rotor shaft with alternating their magnetic poles and with the possibility of magnetic interaction of the external poles with the stator windings; the stator is formed in the form of a coaxial, relative to the rotor magnetic circuit, ring provided with two opposed, located on the rotor side, parallel, relative to the rotor shaft, grooves configured to form the magnetic poles of the stator; stator windings are made stacked in the stator slots, provided with connecting leads formed with the possibility of their connection to the electric load of the generator; the collector and the chopper are configured to supply voltage to the rotor windings from an external electric power source only at the moments of convergence of the opposite magnetic poles of the rotor and stator and with the possibility of disconnecting the rotor windings from an external electric power source at the moment of separation of the rotor and stator magnetic poles. The claimed technical result achieved by the solution of the cited invention is to reduce the energy consumption consumed by the generator for rotation of the rotor, which is ensured by the absence of intermediate transmission elements characteristic of assemblies formed by any drive motor and generator (the rotor and stator of the cited solution are both elements and electric motor and electric generator), as well as a decrease in electromagnetic forces that inhibit the rotation of the rotor at the moment of magnetic discrepancy rotor and stator poles.
Анализ текста и графических материалов, характеризующих техническое решение по изобретению RU 2460200, позволяет предположить, что обмотки статора выполнены тороидальными, огибающими магнитопровод ротора в его продольном направлении; обмотки ротора выполнены с возможностью образования на магнитопроводе ротора двух пар радиально расположенных чередующихся магнитных полюсов; постоянные магниты расположены, ориентировочно, на магнитной нейтрали, формируемой обмотками ротора.Analysis of the text and graphic materials characterizing the technical solution according to the invention RU 2460200, suggests that the stator windings are made toroidal, enveloping the rotor magnetic circuit in its longitudinal direction; rotor windings are configured to form two pairs of radially spaced alternating magnetic poles on the rotor magnetic circuit; Permanent magnets are located, tentatively, on the magnetic neutral formed by the rotor windings.
Среди недостатков описанного выше самовращающегося генератора электрических импульсов, на данном этапе, выделим только наличие контактно-щеточного узла. При этом отметим, что вектора «сил Ампера», возникающих при взаимодействии магнитных полей ротора с пазовыми частями обмоток статора данного генератора электрических импульсов, равно как и вектора сил трения, направлены против направления вращения ротора генератора.Among the disadvantages of the self-rotating electric pulse generator described above, at this stage, we highlight only the presence of the contact-brush assembly. It should be noted that the vectors of “Ampere forces” arising from the interaction of the magnetic fields of the rotor with the groove parts of the stator windings of the given generator of electric pulses, as well as the friction force vectors, are directed against the direction of rotation of the generator rotor.
Из книги 
Концептуальный генератор Сименса, см. стр. 193 и фиг. 157, 158, включает в себя подковообразный постоянный магнит, между полюсами которого расположен ротор, содержащий магнитопровод, выполненный в форме цилиндра, снабженного двумя оппозитно расположенными продольными вырезками, и торообразную (кольцеобразную) обмотку, уложенную в вырезки магнитопровода (предложенная Сименсом концепция укладки обмотки используется во многих современных генераторах цилиндрического / барабанного типа).Siemens conceptual generator, see page 193 and FIG. 157, 158, includes a horseshoe-shaped permanent magnet, between the poles of which there is a rotor containing a magnetic circuit made in the form of a cylinder equipped with two opposite longitudinal cuts, and a toroidal (ring-shaped) winding laid in the magnetic core cuttings (the Siemens winding laying concept is used in many modern cylindrical / drum type generators).
Концептуальный генератор Грамма, см. стр. 195 и фиг. 160, стр. 196 и фиг. 161, включает в себя подковообразный постоянный магнит, между полюсами которого расположен ротор, содержащий магнитопровод, выполненный в форме кольца, и обмотку, образованную множеством торообразных (кольцеобразных) катушек, каждая из которых охватывает магнитопровод ротора коаксиально, относительно его продольной геометрической оси, равномерно распределенных вдоль образующей магнитопровода.The Gram Conceptual Generator, see page 195 and FIG. 160, p. 196 and FIG. 161, includes a horseshoe-shaped permanent magnet, between the poles of which there is a rotor containing a magnetic circuit, made in the form of a ring, and a winding formed by many toroidal (ring-shaped) coils, each of which covers the magnetic circuit of the rotor coaxially relative to its longitudinal geometric axis, uniformly distributed along the generatrix of the magnetic circuit.
На стр. 198 и фиг. 164, описана введенная в эксплуатацию в 1863 г. магнитоэлектрическая машина переменного тока, включающая в себя 56 постоянных неподвижно установленных подковообразных магнитов, расположенных вокруг вращающегося спицованного ротора, содержащего 96 катушек. Об этой машине упомянуто: вес 122 пуда (1952 кг), ротор приводится во вращение паровой машиной в 4 силы (2,9 квт) и делает 450 оборотов в минуту, дает силу света до 2500 стеариновых (применен уточняющий термин) свечей. На той же странице, фиг. 164, 165, приведено описание изобретенной 
На стр. 201, фиг. 168, описаны динамоэлектрическая (в соответствие с современной терминологией - электромагнитная) машина Грамма, а на стр. 202, фиг. 169, динамоэлектрическая машина Сименса, сохранившие концептуальные признаки своих роторов.On page 201, FIG. 168, a dynamoelectric (in accordance with modern terminology - electromagnetic) Gram machine is described, and on page 202, FIG. 169, Siemens dynamoelectric machine, retaining the conceptual features of its rotors.
О динамомашине Грамма на стр. 203 указано: вес 180 кг, дает силу света до 2500 свечей, приводится в движение 3-х сильной (2,2 квт) паровой машиной с частотой вращения 900 оборотов в минуту.On the Gram dynamo on page 203 it is indicated: weight 180 kg, gives light intensity up to 2500 candles, is driven by a 3-strong (2.2 kW) steam engine with a speed of 900 rpm.
О динамомашине Сименса на стр. 204 указано: вес 140 кг, дает силу света до 1500 свечей, приводится в движение 2,5 сильной (1,8 квт) паровой машиной с частотой вращения 900 оборотов в минуту.About Siemens dynamo on page 204 it is indicated: weight 140 kg, gives light intensity up to 1500 candles, is driven by a 2.5 strong (1.8 kW) steam engine with a speed of 900 rpm.
На стр. 205 и фиг. 173, описана машина переменного тока Грамма, включающая в себя ротор и статор. Ротор выполнен содержащим 8 стержнеобразных звездообразно расположенных питаемых от возбудителя (постоянного тока) электромагнитов, установленных с чередованием их магнитных плюсов. При этом внешние полюсы оппозитно расположенных магнитов ротора имеют одинаковую направленность. Статор выполнен содержащим кольцевой магнитопровод и обмотку, образованную 32 торообразными (кольцеобразными) катушками, каждая из которых охватывает магнитопровод ротора коаксиально, относительно его продольной геометрической оси, равномерно распределенных вдоль образующей магнитопровода. Обмотка статора сформирована с образованием 8 последовательно расположенных секций, каждая из которых, в свою очередь, сформирована 4 последовательно расположенными катушками. При этом первые катушки каждой из 8-ми секций, вторые катушки каждой из 8-ми секций, третьи катушки каждой из 8-ми секций, четвертые катушки каждой из 8-ми секций выполнены соединенными с образованием, соответственно, четырех обособленных цепей, в которых индуктируется ток, направление которого изменяется 8 раз за один оборот ротора. На стр. 205 и 206 упоминается, что существуют машины, зажигающие одновременно 4, 6 и 16 свечей Яблочкова, требующие 4-х, 6-ти и 16-ти сильных двигателей, т.е. на горение одной свечи Яблочкова требуется мощность двигателя, равная 1 «паровой лошади» (0,736 КВт).On page 205 and FIG. 173, an Gram AC machine including a rotor and a stator is described. The rotor is made up of 8 rod-shaped star-shaped electromagnets supplied from the pathogen (direct current) installed with alternating magnetic pluses. In this case, the outer poles of the opposite rotor magnets have the same orientation. The stator is made containing an annular magnetic circuit and a winding formed by 32 toroidal (ring-shaped) coils, each of which covers the rotor magnetic circuit coaxially with respect to its longitudinal geometric axis, uniformly distributed along the generatrix of the magnetic circuit. The stator winding is formed with the formation of 8 sequentially arranged sections, each of which, in turn, is formed by 4 sequentially arranged coils. In this case, the first coils of each of the 8 sections, the second coils of each of the 8 sections, the third coils of each of the 8 sections, the fourth coils of each of the 8 sections are connected to form, respectively, four separate circuits in which a current is induced whose direction changes 8 times in one revolution of the rotor. On pages 205 and 206 it is mentioned that there are cars that light 4, 6, and 16 Yablochkov candles simultaneously, requiring 4, 6, and 16 powerful engines, i.e. for burning one candle Yablochkova requires engine power equal to 1 "steam horse" (0.736 kW).
Из интернет ресурса:From the Internet resource:
http://wikirtishchevo.shoutwiki.com/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%В5%D1%87%D0%В0_%D0%AF%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%BE%D0%B2%DQ%B0. просмотрено 10.01.2018, известно, что свечи Яблочкова (начало производства 1876 г., конец производства - позже 1881 г.) на пике своего развития выпускались в широком ассортименте и имели силу света от 77 до 5766 кд; что расширение использования свечей Яблочкова было непосредственно связано с применением генераторов переменного тока Грамма, что машина Грамма, содержащая 4 обособленных электрических цепи была рассчитана на электрические свечи с силой света 961 кд.http://wikirtishchevo.shoutwiki.com/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%В5%D1%87%D0%В0_%D0%AF%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D1 % 87% D0% BA% D0% BE% D0% B2% DQ% B0. scanned 10.01.2018, it is known that Yablochkova candles (the beginning of production in 1876, the end of production - later than 1881) at the peak of their development were produced in a wide range and had a light intensity from 77 to 5766 cd; that the expansion of the use of Yablochkov’s candles was directly related to the use of Gram's alternating current generators; that the Gram’s machine containing 4 separate electric circuits was designed for electric candles with a light intensity of 961 cd.
При этом из интернет ресурса: http://greenevolution.ru/enc/wiki/kandela/, просмотрено 29.01.2018, известно, что ранее кандела определялась как сила света, излучаемого черным телом перпендикулярно к поверхности площадью 1/60 см2 при температуре плавления платины (2042,5 К), что сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе, что именно поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», что современная (2010 г.) лампа накаливания мощностью 100 Вт излучает свет с силой приблизительно равной 100 кд.Moreover, from the Internet resource: http://greenevolution.ru/enc/wiki/kandela/, viewed 01/29/2018, it is known that previously a candela was defined as the power of light emitted by a black body perpendicular to a surface with an area of 1/60 cm 2 at a temperature melting of platinum (2042.5 K), that the luminous intensity emitted by a candle is approximately equal to one candela, which is why this unit was called a “candle” earlier, that a modern (2010) 100 W incandescent lamp emits light with a force of approximately equal to 100 cd.
Из упоминавшейся выше книги «Популярныя лекции объ 
https://ru.wikipedia.org/wiki/D0%9В%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F, информация просмотрена 29.01.2018, известно о существовании лампы накаливания ручной работы, которая постоянно горит с 1901 год.https://en.wikipedia.org/wiki/D0%9В%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0% BB% D0% B8% D0% B2% D0% B0% D0% BD% D0% B8% D1% 8F, information viewed on 01.29.2018, it is known that there is a handmade incandescent lamp that has been on continuously since 1901.
Из приведенной выше информации о машинах Грамма, Сименса и о электрической мощности источников света можно заметить несколько более высокую энергоэффективность генераторов Грамма, по сравнению с генератором Сименса, при меньшей эффективности использования обмоточного провода.From the above information about the Gram, Siemens machines and the electric power of light sources, one can notice a slightly higher energy efficiency of the Gram generators, compared to the Siemens generator, with a lower efficiency of using the winding wire.
Из учебного пособия «Комплексное использование минерального сырья и отходов промышленности при производстве строительных материалов» для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», Министерство образования Российской Федерации, Восточно - Сибиркий государственный технологический университет, составители - Щукина Е.Г., Беппле P.P., Архинчеева Н.В., Улан-Удэ - 2004 г., стр. 20, известно, что для получения 1 т меди необходимо переработать не менее 100 т руды, что количество шлаков, образуемых при выплавке 1 т меди может превышать 15 т. Из книги «А1 тринадцатый элемент. Энциклопедия.», автор-составитель А.Дроздов, М. «Библиотека РУСАЛа», 2007 г., известно, что на Парижской технической выставке 1867 г. публике были представлены алюминиевая проволока и фольга (см. стр. 49), что промышленное производство алюминия началось, ориентировочно, в 1888 г., что в 1890 г. было произведено всего лишь 40 т алюминия и содержащих алюминий сплавов (см. стр. 56-58), что цена 1 кг алюминия в Европе, по оценке 1904 г., составляла в 1857…1885 г.г. около 100, в 1888 г. около 47, а в 1890 от 27,7 до 15,2 немецких марок (см. стр. 66), что в России (СССР) промышленное производство алюминия началось только в 1929 г. (см. стр. 78), что в России в 2006 г. 31% производимого алюминия потреблялся на производство строительных конструкций, 25% на производство упаковки, 17% на производство электротехники, 9% потреблялось автомобильной и 1% авиационной промышленностями (см. стр. 95).From the textbook “Comprehensive Use of Mineral Raw Materials and Industrial Wastes in the Production of Building Materials” for students of specialty 290600 “Production of Building Materials, Products and Structures”, the Ministry of Education of the Russian Federation, East Siberian State Technological University, compiled by Schukina EG, Bepple PP, Arkhincheeva N.V., Ulan-Ude - 2004, p. 20, it is known that to obtain 1 ton of copper, it is necessary to process at least 100 tons of ore, which is the amount of slag formed during
По данным интернет ресурсов: https://news.yandex.ru/quotes/1501.html, https://news.yandex.ru/quotes/1500.html, информация просмотрена 01.02.2018, известно, что на Лондонской бирже металлов в течение 2017 г. стоимость меди колебалась от 6 до 7 $/кг, а стоимость алюминия от 1,9 до 2,2 $/кг.According to Internet resources: https://news.yandex.ru/quotes/1501.html, https://news.yandex.ru/quotes/1500.html, the information was viewed on 02/01/2018, it is known that the London Metal Exchange during 2017, the cost of copper ranged from $ 6 to $ 7 / kg, and the cost of aluminum from $ 1.9 to $ 2.2 / kg.
Учитывая приведенные выше факты, касающиеся металлургии меди и алюминия, следует принять во внимание, что значительная, в весовом отношении, часть материалов электрических машин и тепловых двигателей может быть подвержена, пусть и с некоторыми потерями, вторичной переработке, чего нельзя сказать о энергоносителях (углеводородах и кислороде), безвозвратно сжигаемых в камерах сгорания тепловых двигателей и нейтрализаторах систем выпуска их отработавших газов, а также об отравляемой тяжелыми металлами нейтрализаторов, изначально содержащейся в воздухе и топливе (в силу его гигроскопичности) воде, проходящей через системы выпуска отработавших газов тепловых двигателей.Given the above facts regarding the metallurgy of copper and aluminum, it should be taken into account that a significant, in terms of weight, part of the materials of electric machines and heat engines can be subjected, albeit with some losses, to recycling, which cannot be said about energy carriers (hydrocarbons and oxygen), irrevocably burned in the combustion chambers of heat engines and neutralizers of exhaust systems of their exhaust gases, as well as neutralizers poisoned by heavy metals, initially containing water passing through air and fuel (due to its hygroscopicity) passing through the exhaust systems of heat engines.
Анализ электрических и магнитных цепей генераторов Грамма и Сименса показывает, что развиваемые в катушках генераторов «силы Ампера» направлены противофазно направлению вращения роторов генераторов и синфазно векторам сил трения (из курса физики известно, что величина модуля «силы Ампера» прямо пропорциональна величине модуля индукции магнитного поля, в котором находится проводник с током, длине этого проводника, величине амплитуды тока, протекающего по проводнику, и синусу угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля). Таким образом, можно предположить, что причиной большей энергоэффективности генераторов Грамма, по сравнению с генераторами Сименса, являются наличие у генераторов Грамма кольцевого магнитопровода, коаксиальное, относительно продольной геометрической оси магнитопровода, расположение катушек обмотки, а также радиальное расположение магнитов и характер распределения катушек относительно генерирующих магнитное поле полюсов.An analysis of the electrical and magnetic circuits of the Gram and Siemens generators shows that the “Ampere forces” developed in the coils of the generators are directed out of phase with the direction of rotation of the rotors of the generators and in-phase with the friction force vectors (it is known from physics that the magnitude of the “Ampere force” module is directly proportional to the magnitude of the magnetic induction module the field in which the conductor with current is located, the length of this conductor, the magnitude of the amplitude of the current flowing through the conductor, and the sine of the angle between the directions of the current and the magnetic induction vector fields). Thus, it can be assumed that the reason for the greater energy efficiency of Gram generators, compared with Siemens generators, is the presence of a ring magnetic circuit in the Gram generators, coaxial, relative to the longitudinal geometric axis of the magnetic circuit, arrangement of the winding coils, as well as the radial arrangement of the magnets and the nature of the distribution of the coils relative to the generating magnetic field of poles.
Вернувшись к изрядно цитированной книге «Популярныя лекции объ 
Теперь рассмотрим гипотетический электрический генератор, включающий в себя статор, содержащий два оппозитно установленных постоянных магнита, расположенных с чередованием их магнитных полюсов, и размещенный между полюсами магнита вращающийся ротор, содержащий цилиндрический магнитопровод с продольно расположенными пазами и уложенную в пазы магнитопровода, размещенную по схеме Сименса, обмотку. Где обмотка содержит три тороидальных (петлевых) катушки, продольно охватывающих магнитопровод ротора и последовательно смещенных на угол 120 электрических градусов. При этом условимся, что ротор вращается, если смотреть на плоскость гипотетического чертежа, по часовой стрелке, а пазовые части одной из катушек (назовем ее «базовой») расположены на продольной геометрической оси магнитных полюсов. Присвоив одному из обращенных в сторону ротора концов магнитов статус «Северного полюса» по правилам «Левой руки» и «Буравчика» можно определить направление векторов «силы Лоренца, «силы Ампера» и магнитной индукции «базовой» катушки - для заданного положения «базовой» катушки вектор ее магнитной индукции направлен ортогонально к продольной геометрической оси магнитных полюсов. Теперь уместно определить направление вектора магнитной индукции удаляющейся от полюсов магнитов («сбежавшей» от «Северного полюса») катушки. Учитывая свойства индукционных полей, отмеченные Фарадеем и Блазерном (обще известны), можно с уверенностью сказать, что вектор магнитной индукции «сбежавшей» катушки будет располагаться в интервале между вектором магнитной индукции «базовой» катушки и продольной геометрической осью магнитов, что направление вектора магнитной индукции «сбежавшей» катушки противофазно направлению вектора магнитной индукции «Северного полюса», что величина модуля вектора магнитной индукции «сбежавшей» катушки может превышать величину модуля вектора магнитной индукции «базовой» катушки. При чем, степень влияния «сбежавшей» катушки (процесс многократно повторяется и характерен для всех катушек обмотки ротора) на противомомент вращения генератора зависит и от импеданса катушки, и от коэрцетивных свойств материала магнитопровода ротора, и от скорости вращения ротора генератора.Now we consider a hypothetical electric generator, which includes a stator containing two opposite permanent magnets located alternating between their magnetic poles, and a rotating rotor located between the poles of the magnet, containing a cylindrical magnetic circuit with longitudinally located grooves and laid in the grooves of the magnetic circuit, placed according to the Siemens scheme winding. Where the winding contains three toroidal (loop) coils, longitudinally covering the rotor magnetic circuit and sequentially offset by an angle of 120 electrical degrees. At the same time, we agree that the rotor rotates clockwise when looking at the plane of the hypothetical drawing, and the groove parts of one of the coils (let's call it “base”) are located on the longitudinal geometric axis of the magnetic poles. By assigning the North Pole status to one of the ends of the magnets facing the rotor according to the rules of the “Left Hand” and “Gimlet”, you can determine the direction of the vectors of “Lorentz force,“ Ampere force ”and magnetic induction of the“ base ”coil for a given position of the“ base ” coils the vector of its magnetic induction is directed orthogonally to the longitudinal geometric axis of the magnetic poles. Now it is appropriate to determine the direction of the magnetic induction vector of the coil moving away from the poles of the magnets (“run away” from the “North Pole”). Given the properties of the induction fields noted by Faraday and Blaser (commonly known), we can confidently say that the magnetic induction vector of the “runaway” coil will be located in the interval between the magnetic induction vector of the “base” coil and the longitudinal geometric axis of the magnets, which is the direction of the magnetic induction vector A runaway coil is out of phase with the direction of the North Pole magnetic induction vector that the magnitude of the magnetic induction vector of a runaway coil can exceed the magnitude of the vector and the magnetic induction of the "base" coil. Moreover, the degree of influence of the “runaway” coil (the process is repeated many times and is typical for all coils of the rotor winding) on the moment of rotation of the generator depends on the impedance of the coil, and on the coercive properties of the material of the rotor magnetic circuit, and on the rotation speed of the generator rotor.
Возвращаясь к самовращающемуся генератору электрических импульсов по RU 2460200 и вспомнив, что заявленным техническим результатом данного изобретения является уменьшение расхода энергии, потребляемой генератором на вращение ротора, в том числе, вследствие уменьшением электромагнитных сил, тормозящих вращение ротора, приходим к заключению о значительной скважности прикладываемого к ротору генератора вращающего ротор момента, величина которого, равно и величина амплитуды тока обмоток ротора, прямо пропорциональна моменту инерции ротора, который, в свою очередь, является фактором, ограничивающим электрическую мощность, которую обмотка статора способна отдать нагрузке.Returning to the self-rotating electric pulse generator according to RU 2460200 and recalling that the claimed technical result of this invention is to reduce the energy consumption consumed by the generator for rotor rotation, including due to a decrease in electromagnetic forces inhibiting the rotation of the rotor, we come to the conclusion that a significant duty cycle is applied to the rotor of the generator rotor rotor moment, the value of which is equal to the magnitude of the amplitude of the current of the rotor windings, is directly proportional to the moment of inertia of the rotor , which, in turn, is a factor limiting the electrical power that the stator winding is able to give to the load.
Теперь уместно рассмотреть гипотетический электрогенератор, включающий в себя статор, содержащий выше неоднократно упоминавшееся «кольцо Грамма» (кольцевой магнитопровод с катушками), и коаксиально расположенный вращающийся ротор, содержащий два оппозитных радиально установленных стержнеобразных постоянных магнита, размещенных с чередованием их магнитных полюсов. Отметим, что описанные в книге «Популярныя лекции объ 
Подводя итоги анализу работы генераторов можно с уверенностью сказать, что момент сопротивления вращению роторов генераторов Грамма определялся только силами трения (которые были, скорее всего, сопоставимы с силами трения, имеющими место в генераторах Сименса - современниках генераторов Грамма) и «силами Ампера» (носят импульсно - периодический характер). Кинетическая энергия вращающегося тела прямо пропорциональна величинам угловой скорости вращения и момента его инерции (равен сумме произведений масс всех точек тела на квадраты их расстояний от оси вращения). При этом следует отметить, что роторы генераторов Грамма (либо кольца с катушками, либо сборки звездообразно расположенных электромагнитов) обладали большим моментом инерции, по сравнению с цилиндрическими роторами генераторов Сименса.Summing up the analysis of the operation of the generators, we can confidently say that the moment of resistance to rotation of the rotors of the Gram generators was determined only by the friction forces (which were most likely comparable to the friction forces that occur in Siemens generators - contemporaries of the Gram generators) and “Ampere forces” (they are pulse - periodic nature). The kinetic energy of a rotating body is directly proportional to the values of the angular velocity of rotation and the moment of its inertia (equal to the sum of the products of the masses of all points of the body by the squares of their distances from the axis of rotation). It should be noted that the rotors of the Gram generators (either rings with coils, or assemblies of star-shaped electromagnets) had a large moment of inertia, compared with the cylindrical rotors of Siemens generators.
В качестве прототипа изобретения принята известная из патента RU 172854, 7МПК B60K 6/00, 6МПК H02K 17/12, H02K 3/04, H02K 3/28, публ. 27.07.2017, гибридная силовая установка, содержащая тепловой двигатель с валом и электрическую машину.As a prototype of the invention adopted known from the patent RU 172854, 7MPK B60K 6/00, 6MPK H02K 17/12,
Электрическая машина прототипа включает в себя коаксиально расположенные неподвижно установленный статор, содержащий цилиндрический магнитопровод и обмотку переменного тока, катушки которой соединены в звезду, и установленный с возможностью вращения ротор, содержащий кольцеобразный магнитопровод и обмотку переменного тока, катушки которой соединены в треугольник. Ротор электрической машины выполнен кинематически соединенным с валом теплового двигателя. При этом электрическая машина выполнена с возможностью работы или в режиме электродвигателя, или в режиме электрогенератора. Из принципа обратимости и изложенной выше информации о машинах Грамма и Сименса следует, что электрическая машина прототипа по типу выполнения магнитопроводов и обмоток, может быть отнесена к машинам Сименса, т.е. при работе машины в режиме электрогенератора она требует повышенного расхода механической мощности для вращения ее ротора.The electrical machine of the prototype includes a coaxially located fixed mounted stator containing a cylindrical magnetic circuit and an alternating current winding, the coils of which are connected to a star, and a rotor mounted rotatably containing an annular magnetic circuit and an alternating current winding, whose coils are connected in a triangle. The rotor of the electric machine is made kinematically connected to the shaft of the heat engine. In this case, the electric machine is configured to operate either in the electric motor mode or in the electric generator mode. From the principle of reversibility and the above information about the Gram and Siemens machines it follows that the electric prototype machine, according to the type of magnetic circuits and windings, can be attributed to Siemens machines, i.e. when the machine is in electric generator mode, it requires an increased consumption of mechanical power to rotate its rotor.
Достоинствами цитируемого технического решения являются:The advantages of the cited technical solution are:
- отсутствие промежуточных передаточных элементов между валом теплового двигателя и ротором электрической машины, что уменьшает потребляемую электрической машиной мощность в режиме генерации электроэнергии и, как следствие, расход ресурсов, потребляемых тепловым двигателем;- the absence of intermediate transmission elements between the shaft of the heat engine and the rotor of the electric machine, which reduces the power consumed by the electric machine in the power generation mode and, as a result, the consumption of resources consumed by the heat engine;
- отсутствие (если не учитывать остаточный магнетизм магнитопровода ротора) электромагнитных сил, тормозящих вращение ротора, при обесточенной обмотке статора (режим имеет место при полностью заряженном накопителе электрической энергии), что также уменьшает расход ресурсов, потребляемых тепловым двигателем.- the absence (if we do not take into account the residual magnetism of the rotor magnetic circuit) of electromagnetic forces inhibiting the rotation of the rotor when the stator is de-energized (the mode takes place with a fully charged electric energy storage device), which also reduces the consumption of resources consumed by the heat engine.
К недостатками цитируемого технического решения следует отнести:The disadvantages of the cited technical solution include:
- наличие технически более сложной, по сравнению с обмотками типа беличьей клетки или постоянными магнитами, обмотки ротора, что повышает трудоемкость изготовления и утилизации электрических машин, а также увеличивает теплонагруженность электрической машины.- the presence of a rotor winding, which is technically more complex than windings of the squirrel cage type or with permanent magnets, which increases the complexity of manufacturing and recycling electrical machines, and also increases the heat load of the electric machine.
- наличие, при работе электрической машины в режиме генератора, обусловленных противоиндукцией магнитных сил, противодействующих вращению ее ротора, что ведет к перерасходу ресурсов, потребляемых тепловым двигателем;- the presence, during operation of the electric machine in generator mode, due to counter-induction of magnetic forces that counteract the rotation of its rotor, which leads to an overuse of resources consumed by the heat engine;
Задачей изобретения было создание гибридной силовой установки, обеспечивающей (делающей возможным) снижение расхода ресурсов, потребляемых ее тепловым двигателем в процессе работы силовой установки.The objective of the invention was the creation of a hybrid power plant, providing (making possible) a reduction in the consumption of resources consumed by its heat engine during operation of the power plant.
Задача решается в гибридной силовой установке, содержащей тепловой двигатель с валом и электрическую машину, включающую в себя неподвижно установленный статор и установленный с возможностью вращения ротор. Где статор выполнен содержащим цилиндрический магнитопровод статора и обмотку статора, выполненные с возможностью образования вращающегося магнитного поля, а ротор выполнен содержащим кольцеобразный магнитопровод, расположенный коаксиально, относительно магнитопровода статора. При этом ротор электрической машины выполнен кинематически соединенным с валом теплового двигателя.The problem is solved in a hybrid power plant containing a heat engine with a shaft and an electric machine, which includes a fixed stator and a rotor mounted for rotation. Where the stator is made containing a cylindrical stator magnetic circuit and the stator winding, configured to form a rotating magnetic field, and the rotor is made containing an annular magnetic circuit located coaxially relative to the stator magnetic circuit. In this case, the rotor of the electric machine is made kinematically connected to the shaft of the heat engine.
Задача решается тем, что:The problem is solved in that:
- электрическая машина гибридной силовой установки выполнена снабженной индуктором, образованным магнитопроводом индуктора, обмоткой индуктора и постоянными магнитами идуктора;- the electric machine of the hybrid power plant is equipped with an inductor formed by the magnetic circuit of the inductor, the coil of the inductor and the permanent magnets of the inductor;
- магнитопровод индуктора сформирован в виде неподвижно установленного ферромагнитного, преимущественно составного кольца, дистанцированно и коаксиально расположенного, относительно внешней радиальной поверхности магнитопровода ротора;- the magnetic circuit of the inductor is formed in the form of a fixed ferromagnetic, mainly composite ring, remotely and coaxially located relative to the outer radial surface of the rotor magnetic circuit;
- магниты индуктора выполнены неподвижно закрепленными на внешней радиальной поверхности магнитопровода ротора, равномерно разнесенными по его радиальной поверхности, расположенными радиально и с чередованием их магнитных полюсов;- the inductor magnets are made fixedly mounted on the outer radial surface of the rotor magnetic circuit, uniformly spaced along its radial surface, arranged radially and with alternating magnetic poles;
- обмотка индуктора выполнена образованной кольцеобразными, преимущественно поперечно охватывающими магнитопровод индуктора, равномерно распределенными по магнитопроводу индуктора катушками, количество которых равно или кратно числу постоянных магнитов индуктора.- the inductor winding is formed by ring-shaped, mainly transversely covering the inductor magnetic circuit, coils uniformly distributed over the inductor magnetic circuit, the number of which is equal to or a multiple of the number of permanent inductor magnets.
Где:Where:
- катушки обмотки индуктора выполнены, преимущественно, из прямоугольного, в поперечном сечении, обмоточного провода, сформированного из материала, содержащего в своем составе, преимущественно, алюминий;- the coil of the inductor winding is made mainly of rectangular, in cross section, a winding wire formed from a material containing mainly aluminum;
- ротор, в одном из вариантных исполнений электрической машины технического средства, выполнен снабженным неподвижно закрепленной на радиальной поверхности магнитопровода ротора со стороны статора, электрически изолированной от магнитопровода ротора, короткозамкнутой обмоткой, изготовленной из магнитомягкого, электропроводящего материала, сформированной в виде трубы, содержащей, преимущественно, продольно расположенные, отстоящие от ее торцов, узкие сквозные щелевые прорези, заполненные, преимущественно, магнитодиэлектрическим материалом.- the rotor, in one embodiment of an electric machine of a technical means, is made equipped with a short-circuited winding made of a magnetically soft, electrically conductive material formed in the form of a pipe, which is predominantly fixed on the radial surface of the rotor magnetic circuit from the stator, electrically isolated from the rotor magnetic circuit , longitudinally located, spaced from its ends, narrow through slotted slots filled mainly with magnetodielectric material terialom.
- ротор, в другом из вариантных исполнений электрической машины технического средства, выполнен снабженным неподвижно закрепленными на радиальной поверхности магнитопровода ротора со стороны статора, радиально установленными постоянными магнитами, количество которых, преимущественно, равно числу постоянных магнитов индуктора, равномерно разнесенными по упомянутой радиальной поверхности, расположенными с чередованием их магнитных полюсов, а также оппозитно, относительно магнитных полюсов магнитов индуктора.- the rotor, in another embodiment of the electric machine of the technical means, is made provided with the magnets fixedly mounted on the radial surface of the rotor magnetic circuit from the stator, radially mounted by permanent magnets, the number of which is mainly equal to the number of permanent magnets of the inductor uniformly spaced on said radial surface, located with alternating their magnetic poles, as well as opposite, relative to the magnetic poles of the magnets of the inductor.
С целью снижения аэродинамического сопротивления ротор электрической машины технического средства может быть выполнен снабженным, диамагнитными вставками, изготовленными из полимерного связующего и наполнителя, сформированными или установленными, с образованием гладкой радиусной поверхности, во впадинах ротора, образованных противостоящими поверхностями постоянных магнитов и расположенными между ними участками радиальной поверхности магнитопровода ротора. При этом наполнитель может содержать, по меньшей мере, один диамагнетик, например, поликристаллические графит, цинк, корунд, карборунд или, по меньшей мере, один диамагнетик и, по меньшей мере, один парамагнетик, например, мелкодисперсный алюминий.In order to reduce aerodynamic drag, the rotor of an electric machine of a technical means can be made equipped with diamagnetic inserts made of a polymer binder and filler, formed or installed, with the formation of a smooth radius surface, in the hollows of the rotor formed by the opposing surfaces of the permanent magnets and located between them sections of the radial the surface of the rotor magnetic circuit. The filler may contain at least one diamagnet, for example, polycrystalline graphite, zinc, corundum, carborundum or at least one diamagnet and at least one paramagnet, for example, finely dispersed aluminum.
Изобретение сопровождается рисунками:The invention is accompanied by drawings:
- Фиг. 1, где показаны изменение амплитуды тока (I, А), отдаваемого нагрузке генератра, и изменение механической мощности (Р, Вт), потребляемой генератором при изменении частоты вращения ротора 80-ти амперного автомобильного, типичного для современного уровня техники, генератора.- FIG. 1, which shows the change in the amplitude of the current (I, A) given to the load of the generator, and the change in the mechanical power (P, W) consumed by the generator when changing the rotor speed of an 80 amp automobile generator typical of the current level of technology.
- Фиг. 2, где показан внешний вид одного из электромагнитных генераторов постоянного тока Сименса.- FIG. 2, which shows the appearance of one of Siemens electromagnetic DC generators.
- Фиг. 3, где внешний вид одного из электромагнитных генераторов постоянного тока Грамма.- FIG. 3, where the appearance of one of the electromagnetic DC generators Gram.
- Фиг. 4, где показан поперечный разрез генератора переменного тока Грамма.- FIG. 4, which shows a cross section of a Gram alternator.
- Фиг. 5, где показаны постоянный магнит и фрагмент ротора генератора Меританса, содержащего ротор с составным (секционированным) кольцевым магнитопроводом.- FIG. 5, which shows a permanent magnet and a fragment of the rotor of a Meritans generator containing a rotor with a composite (sectioned) ring magnetic circuit.
Рисунки Фиг. 2…5 приведены исходя из учета библиографической редкости цитированной выше книги «Популярныя лекции объ
Устройство и принцип работы синхронных и асинхронных электрических машин известны из уровня техники и в дополнительных графических пояснениях не нуждаются. Исходя из огромного разнообразия электрических машин, а также из разнообразия применяемых в их составе обмоток, под термином катушка заявитель подразумевает любую совокупность проводников, посредством которых формируются локальные электрические цепи электрических машин.The device and principle of operation of synchronous and asynchronous electric machines are known from the prior art and do not need additional graphic explanations. Based on the huge variety of electrical machines, as well as the variety of windings used in their composition, under the term coil the applicant means any combination of conductors by means of which local electrical circuits of electrical machines are formed.
Изобретение может быть реализовано в гибридной силовой установке, содержащей тепловой двигатель с валом, а также электрическую машину, включающую в себя неподвижно установленный статор и установленный с возможностью вращения ротор.The invention can be implemented in a hybrid power plant containing a heat engine with a shaft, as well as an electric machine, which includes a fixed stator and a rotor mounted for rotation.
Статор электрической машины выполнен содержащим цилиндрический магнитопровод статора, неподвижно соединенный или с тепловым двигателем, или с несущим каркасом (рамой, кузовом…) гибридой силовой установки, и обмотку статора, выполненные с возможностью образования вращающегося магнитного поля. Ротор электрической машины выполнен содержащим кольцеобразный магнитопровод, расположенный коаксиально, относительно магнитопровода статора. При этом ротор выполнен кинематически соединенным, по меньшей мере, с валом теплового двигателя.The stator of an electric machine is made up of a cylindrical stator magnetic circuit fixedly connected either to a heat engine or to a supporting frame (frame, body ...) of a hybrid power plant, and a stator winding made with the possibility of the formation of a rotating magnetic field. The rotor of the electric machine is made containing a ring-shaped magnetic circuit located coaxially relative to the stator magnetic circuit. In this case, the rotor is made kinematically connected, at least with the shaft of the heat engine.
В вариантном исполнений электрической машины, для гибридных силовых установок повышенной мощности, ротор выполнен снабженным неподвижно закрепленной на радиальной поверхности магнитопровода ротора со стороны статора, электрически изолированной от магнитопровода ротора, короткозамкнутой, типа беличьей клетки, обмоткой. Короткозамкнутая обмотка может быть выполнена в виде трубы, содержащей, преимущественно, продольно расположенные, отстоящие от ее торцов, узкие сквозные щелевые прорези, изготовленной из магнитомягкого, электропроводящего материала. Электрическое разъединение короткозамкнутой обмотки и магнитопровода ротора может быть выполнено предварительным нанесением оксид-алюминиевого покрытия, по меньшей мере, на одну из сопрягаемых смежных поверхностей магнитопровода и короткозамкнутой обмотки. Данный тип покрытия характеризуется высокими диэлектрической и механической прочностью, а также относительно небольшими экологическими издержками технологического процесса нанесения покрытия. В качестве электрической изоляции может быть также использовано любое известное из уровня техники электроизоляционное покрытие. Выше упомянутые щелевые прорези, формирующие короткозамкнутую обмотку, могут быть выполнены заполненными магнитодиэлектрическим или, что менее предпочтительно, диэлектрическим материалом.In a variant embodiment of an electric machine, for hybrid power plants of increased power, the rotor is provided with a winding that is fixedly mounted on the radial surface of the rotor magnetic circuit from the stator, electrically isolated from the rotor magnetic circuit, with a short-circuited type of squirrel cage. The short-circuited winding can be made in the form of a pipe, containing mainly longitudinally located, spaced from its ends, narrow through slotted slots made of soft magnetic, electrically conductive material. The electrical separation of the short-circuited winding and the rotor magnetic circuit can be performed by preliminary applying an aluminum oxide coating to at least one of the mating adjacent surfaces of the magnetic circuit and the short-circuited winding. This type of coating is characterized by high dielectric and mechanical strength, as well as relatively low environmental costs of the coating process. Any electrical insulation coating known in the art can also be used as electrical insulation. The aforementioned slotted slots forming a short-circuited winding can be filled with magnetodielectric or, less preferably, dielectric material.
Для гибридных силовых установок пониженной мощности, ротор электрической машины может быть выполнен снабженным неподвижно закрепленными на радиальной поверхности магнитопровода ротора со стороны статора, радиально установленными постоянными магнитами равномерно разнесенными по упомянутой радиальной поверхности, расположенными с чередованием их магнитных полюсов.For hybrid power plants of reduced power, the rotor of an electric machine can be made equipped with the stator fixedly mounted on the radial surface of the rotor magnetic circuit, radially mounted by permanent magnets uniformly spaced over said radial surface, arranged with alternating magnetic poles.
В электрической машине заявляемой гибридной силовой установки предпочтительно использовать магниты, содержащие редкоземельные металлы, в частности, неодимовые. Данный тип магнитов характеризуется более высокими удельными магнитными свойствами по сравнению с электромагнитами постоянного тока. При этом постоянные магниты обладают высокой долговечностью, теряют свою силу, примерно, на 1% за год хранения, в то время как рабочий ресурс у массово выпускаемых Li-Ion аккумуляторов, до потери ими 20% емкости, составляет, ориентировочно, два года или 500…1000 рабочих циклов. К недостатку неодимовых магнитов следует отнести их относительно низкую теплостойкость, не выше 80…90°C. При этом известно, что срок службы электроизоляции класса «В» при температуре ее нагрева 120°C составляет около 15 лет, при нагреве до 140°C сокращается до 2 лет, а при температуре 105°C срок увеличивается до 30 лет. Применив меры по ограничению максимально высокой температуры ротора можно обеспечить требуемый ресурс постоянных магнитов. Кроме того, описанная выше конструкция короткозамкнутой обмотки, в случае ее применения, обладает развитой теплоотдающей поверхностью, что дополнительно способствует охлаждению магнитопровода ротора и расположенных на нем магнитов. Следует отметить, что серийно выпускаемые автомобили Audi А6 hybrid, Audi А8 hybrid (тепловой двигатель мощностью 155 КВт, синхронная магнитоэлектрическая машина переменного тока мощностью 40 КВт) выполнены снабженными датчиком контроля температуры и системой принудительного жидкостного охлаждения электрической машины. В случае перегрева электрической машины (превышение температуры 180…200°C) ее мощность пошагово уменьшается вплоть до нуля.In the electric machine of the inventive hybrid power plant, it is preferable to use magnets containing rare earth metals, in particular, neodymium. This type of magnet is characterized by higher specific magnetic properties compared to DC electromagnets. At the same time, permanent magnets have high durability, lose their strength by about 1% per year of storage, while the working life of mass-produced Li-Ion batteries, before they lose 20% of their capacity, is approximately two years or 500 ... 1000 work cycles. The disadvantage of neodymium magnets is their relatively low heat resistance, not higher than 80 ... 90 ° C. Moreover, it is known that the service life of class “B” electrical insulation at a temperature of its heating of 120 ° C is about 15 years, when heated to 140 ° C it is reduced to 2 years, and at a temperature of 105 ° C the period increases to 30 years. Using measures to limit the maximum high temperature of the rotor, you can provide the required resource of permanent magnets. In addition, the above-described design of the short-circuited winding, in the case of its application, has a developed heat-transfer surface, which further contributes to the cooling of the rotor core and the magnets located on it. It should be noted that the mass-produced cars Audi A6 hybrid, Audi A8 hybrid (heat engine with a power of 155 kW, a synchronous magnetoelectric AC machine with a power of 40 kW) are equipped with a temperature control sensor and a forced liquid cooling system of the electric machine. In case of overheating of the electric machine (temperature rise of 180 ... 200 ° C), its power decreases step by step down to zero.
Принципиальным отличием заявляемой гибридной силовой установки является то, что ее электрическая машина выполнена снабженной индуктором, образованным магнитопроводом индуктора, обмоткой индуктора и постоянными магнитами идуктора. Магнитопровод индуктора выполнен сформированным в виде неподвижно установленного (прямо или косвенно соединенного или с тепловым двигателем, или с несущим каркасом гибридной силовой установки) ферромагнитного кольца, дистанцированно и коаксиально расположенного, относительно внешней радиальной поверхности магнитопровода ротора. Магнитопровод индуктора может быть выполнен изготовленным зацело или составленным из кольцевых секторов. Магнитопровод индуктора, или его кольцевые сектора, может быть выполнен сформированным из электротехнической стали, шихтованным или сформированным из феррита. Последнее предпочтительно, по меньшей мере, для уменьшения веса электрической машины.The fundamental difference of the claimed hybrid power plant is that its electric machine is equipped with an inductor formed by the magnetic circuit of the inductor, the coil of the inductor and permanent magnets of the inductor. The inductor magnetic circuit is made in the form of a ferromagnetic ring, which is remotely and coaxially located relative to the outer radial surface of the rotor magnetic circuit, which is fixedly mounted (directly or indirectly connected either to a heat engine or to a supporting frame of a hybrid power plant). The magnetic circuit of the inductor can be made entirely made up or composed of ring sectors. The magnetic circuit of the inductor, or its ring sectors, can be made formed of electrical steel, burdened or formed of ferrite. The latter is preferred, at least to reduce the weight of the electric machine.
Магниты индуктора выполнены неподвижно закрепленными на внешней радиальной поверхности магнитопровода ротора, равномерно разнесенными по его радиальной поверхности, установленными радиально и с чередованием их магнитных полюсов. В случае выполнения магнитопровода индуктора составным, количество составляющих его секторов, предпочтительно, должно быть равным количеству магнитов индуктора или кратно их числу. В случае исполнения электрической машины синхронной (при использовании постоянных магнитов вместо короткозамкнутой обмотки ротора), количество взаимодействующих со статором магнитов, преимущественно, должно быть выполнено равным количеству постоянных магнитов индуктора. При этом взаимодействующие со статором магниты и магниты индуктора должны быть установлены, предпочтительно, с оппозитным расположением их магнитных полюсов.The inductor magnets are made fixedly mounted on the outer radial surface of the rotor magnetic circuit, uniformly spaced along its radial surface, mounted radially and with alternating magnetic poles. In the case of making the magnetic circuit of the inductor composite, the number of sectors constituting it should preferably be equal to the number of magnets of the inductor or a multiple of their number. In the case of the execution of an synchronous electric machine (when using permanent magnets instead of a short-circuited rotor winding), the number of magnets interacting with the stator should preferably be equal to the number of permanent magnets of the inductor. In this case, the magnets and magnets of the inductor interacting with the stator should be installed, preferably with the opposite arrangement of their magnetic poles.
Обмотка индуктора выполнена образованной кольцеобразными, преимущественно поперечно охватывающими магнитопровод индуктора, равномерно распределенными по магнитопроводу индуктора катушками, количество которых также равно или кратно числу постоянных магнитов индуктора. Катушки обмотки индуктора, с целью увеличения плотности укладки их витков и теплоотдачи, выполнены, преимущественно, из прямоугольного, в поперечном сечении, обмоточного провода. В качестве обмоточного провода, с целью снижения веса электрической машины (в совокупности с применением магнитопровода индуктора из феррита), целесообразно использовать содержащие, преимущественно, алюминий материалы. При этом выполнение катушек индуктора расположенными снаружи магнитопровода индуктора улучшает их охлаждение.The inductor winding is formed by ring-shaped, mainly transversely covering the inductor magnetic circuit, coils uniformly distributed over the inductor magnetic circuit, the number of which is also equal to or a multiple of the number of permanent inductor magnets. The coils of the inductor winding, in order to increase the density of laying of their turns and heat transfer, are made mainly of a rectangular, in cross section, winding wire. As a winding wire, in order to reduce the weight of an electric machine (in conjunction with the use of a ferrite inductor magnetic circuit), it is advisable to use materials containing mainly aluminum. Moreover, the implementation of the inductor coils located outside the magnetic circuit of the inductor improves their cooling.
С целью снижения аэродинамического сопротивления ротор электрической машины гибридной силовой установки может быть выполнен снабженным диамагнитными вставками, изготовленными из полимерного связующего материала и наполнителя. Упомянутые вставки выполнены сформированными или установленными, с образованием гладкой радиусной поверхности, во впадинах ротора, образованных противостоящими поверхностями постоянных магнитов и расположенными между ними участками радиальной поверхности магнитопровода ротора. При этом наполнитель может содержать, по меньшей мере, один диамагнетик, например, поликристаллические графит, цинк, корунд, карборунд или, по меньшей мере, один диамагнетик и, по меньшей мере, один парамагнетик, например, мелкодисперсный алюминий.In order to reduce aerodynamic drag, the rotor of an electric machine of a hybrid power plant can be made equipped with diamagnetic inserts made of a polymeric binder material and a filler. The said inserts are formed or installed, with the formation of a smooth radius surface, in the hollows of the rotor, formed by the opposing surfaces of the permanent magnets and the sections of the radial surface of the rotor magnetic core located between them. The filler may contain at least one diamagnet, for example, polycrystalline graphite, zinc, corundum, carborundum or at least one diamagnet and at least one paramagnet, for example, finely dispersed aluminum.
Очевидно, что гибридная силовая установка выполнена снабженной накопителем электрической энергии (совокупностью электрохимических аккумуляторов и конденсаторов), электронным оборудованием, осуществляющим преобразование постоянного электрического тока в переменный, с заданными параметрами, переменного тока в постоянный, с заданными параметрами, а также коммутацию катушек, формирующих обмотки статора и индуктра с накопителем электрической энергии и/или электропотребителями гибридной силовой установки.It is obvious that the hybrid power plant is equipped with an electric energy storage device (a set of electrochemical batteries and capacitors), electronic equipment that converts direct electric current to alternating current, with specified parameters, alternating current into direct current, with specified parameters, as well as commuting the coils forming the windings stator and inductor with an electric energy storage device and / or electric consumers of a hybrid power plant.
Схема соединения и конструктивное исполнение упомянутого в выше расположенном абзаце выходит за рамки данного изобретения.The wiring diagram and design of the above paragraph is beyond the scope of this invention.
Принцип работы электрических машин известен и дополнительно прокомментирован в преамбуле данного описания.The principle of operation of electrical machines is known and additionally commented on in the preamble of this description.
Важным является то, что всякое вращение ротора, осуществляемое либо тепловым двигателем, либо реализуемое посредством создания статором вращающегося магнитного поля (режим электродвигателя), либо вследствие их суммарного воздействия, при замкнутых на нагрузку катушках индуктора, генерирует в них соответствующие электродвижущие силы и токи. При этом сопротивление вращению ротора, применительно к индуктору, обусловлено только противодействием «сил Ампера», которые прямо пропорциональны продуктивной электрической мощности, и вентиляционным потерям.It is important that any rotation of the rotor, carried out either by a heat engine, or realized by creating a rotating magnetic field by the stator (electric motor mode), or due to their combined effect, when the inductor coils are closed to the load, generates the corresponding electromotive forces and currents in them. In this case, the resistance to rotation of the rotor, as applied to the inductor, is due only to the counteraction of the "Ampere forces", which are directly proportional to the productive electric power, and ventilation losses.
Изобретение полностью сохранило достоинства прототипа и устранило присущие ему недостатки, в частности, значительно снизило имевшиеся в режиме генератора потери.The invention fully preserved the advantages of the prototype and eliminated its inherent disadvantages, in particular, significantly reduced the losses in the generator mode.
Заявленное техническое средство обеспечивает снижение расхода ресурсов, потребляемых им во его работы.The claimed technical tool provides a reduction in the consumption of resources consumed by him in his work.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107194A RU2671437C1 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Hybrid power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107194A RU2671437C1 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Hybrid power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2671437C1 true RU2671437C1 (en) | 2018-10-31 |
Family
ID=64103227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018107194A RU2671437C1 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Hybrid power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2671437C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704665C1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-10-30 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" (АО "АвтоВАЗ") | Hybrid power plant |
| RU196710U1 (en) * | 2019-11-21 | 2020-03-12 | Хайдер Ибрагим Куса | Electric power plant for a hybrid car |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191709C2 (en) * | 2000-07-31 | 2002-10-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Dc traction drive set |
| EA011799B1 (en) * | 2005-08-22 | 2009-06-30 | Думитру Божиук | Monopole field electric motor-generator with switchable coil configuration |
| US20100066292A1 (en) * | 2008-09-15 | 2010-03-18 | Caterpillar Inc. | Retarding energy calculator for an electric drive machine |
| RU2437202C1 (en) * | 2010-11-24 | 2011-12-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation |
| RU2559868C2 (en) * | 2013-11-06 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (ОАО "АВТОВАЗ") | Transport facility hybrid power plant |
| RU172854U1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗЕТТА" | HYBRID POWER UNIT |
| RU2643903C1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") | Self-propelled vehicle electromechanical transmission |
-
2018
- 2018-02-26 RU RU2018107194A patent/RU2671437C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191709C2 (en) * | 2000-07-31 | 2002-10-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Dc traction drive set |
| EA011799B1 (en) * | 2005-08-22 | 2009-06-30 | Думитру Божиук | Monopole field electric motor-generator with switchable coil configuration |
| US20100066292A1 (en) * | 2008-09-15 | 2010-03-18 | Caterpillar Inc. | Retarding energy calculator for an electric drive machine |
| RU2437202C1 (en) * | 2010-11-24 | 2011-12-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation |
| RU2559868C2 (en) * | 2013-11-06 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (ОАО "АВТОВАЗ") | Transport facility hybrid power plant |
| RU172854U1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗЕТТА" | HYBRID POWER UNIT |
| RU2643903C1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") | Self-propelled vehicle electromechanical transmission |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704665C1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-10-30 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" (АО "АвтоВАЗ") | Hybrid power plant |
| RU196710U1 (en) * | 2019-11-21 | 2020-03-12 | Хайдер Ибрагим Куса | Electric power plant for a hybrid car |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8816557B2 (en) | Dynamoelectric device | |
| US9893597B2 (en) | Systems, methods, and apparatus for a homopolar generator charger with integral rechargeable battery | |
| CN107276356B (en) | A kind of axial magnetic flux brushless hybrid excitation motor | |
| JPS61251459A (en) | Permanent magnet variable magnetic reluctance generator | |
| RU2635391C2 (en) | Electromagnetic turbine | |
| Javadi et al. | Design and analysis of 42-V coreless axial-flux permanent-magnet generators for automotive applications | |
| RU2671437C1 (en) | Hybrid power plant | |
| Subramanian et al. | Study of radial and axial magnets for linear alternator—Free piston engine system | |
| Thompson | Dynamo-electric Machinery: Continuous-current machines | |
| Grover et al. | The free energy generator | |
| CN107508440B (en) | A kind of axial direction multiple-unit stator electrical excitation bipolarity inductor machine | |
| Khan | Electrical energy systems | |
| Grachev et al. | Compact windings design for traction induction motors and SCIGs | |
| CN103117607A (en) | Automobile alternator efficient rotor assembly | |
| CN202068297U (en) | DC (Direct Current) machine | |
| RU2286641C1 (en) | Electrical machine (alternatives) | |
| CN107465322A (en) | Range extender of electric vehicle grid shape rotor electric machine | |
| Kumar et al. | Development of permanent magnet axial flux generator for small wind turbines | |
| US20060055261A1 (en) | Multiple stator charging system | |
| Kumar et al. | Performance Characteristic Analysis of a Novel Dual Stator Carbon Fiber Frame Rotor Five-Phase Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicles Application | |
| CN101271758A (en) | Unification method of electricity | |
| Asmanizam et al. | Generating Electricity from Speed Breaker | |
| Torres‐Sánchez et al. | A new configuration of 2 electromagnetic power generators for mechanical energy conversion by spinning a ferrite magnet in flat form | |
| CN117239964A (en) | Wireless power closed electromagnetic field magnetic spot motor | |
| El‐Hasan | Air‐cored axial flux permanent magnet generator for direct driven micro wind turbines |