RU2713465C1 - Solar magnetic generator (versions) - Google Patents

Solar magnetic generator (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2713465C1
RU2713465C1 RU2019111859A RU2019111859A RU2713465C1 RU 2713465 C1 RU2713465 C1 RU 2713465C1 RU 2019111859 A RU2019111859 A RU 2019111859A RU 2019111859 A RU2019111859 A RU 2019111859A RU 2713465 C1 RU2713465 C1 RU 2713465C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
solar
axis
solar module
disk
Prior art date
Application number
RU2019111859A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Семенович Стребков
Николай Юрьевич Бобовников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2019111859A priority Critical patent/RU2713465C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713465C1 publication Critical patent/RU2713465C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in electric machines with permanent magnets and solar modules. Sun module is fixed by rear surface axisymmetrically through insulating spacer on end of current conducting rotor axis. Rotor is made in the form of a conducting disk fixed axisymmetrically on the rotor axis under the solar module with a gap at a distance from the rear surface of the solar module. Current lead from the rear surface of the solar module is connected to an electric winding in the form of a squirrel cage, which is connected to the rim of the conducting disc of the rotor. Main constant magnet of the stator is installed axisymmetrically with a gap under the conducting disc of the rotor, is isolated from the rotor axis and has surface area commensurate with the area of the conducting rotor disk. Along the circumference of the squirrel cage of the solar magnetic generator, there are fixed in the form of a cylinder fixed in the form of a cylinder coaxially with the rotor axis with like poles to the rotor axis additional permanent stator magnets, the planes of which are perpendicular to the plane of the main permanent magnet of the stator. One solar magnetic generator current lead is made in the form of sliding contact to the current lead on the working surface in the solar module center; second solar magnetic generator current lead is made in the form of sliding contact to rotor rotation axis.
EFFECT: technical result consists in more complete use of energy of solar modules and increase in their power, in reduction of self-induction EMF and rotor deceleration reaction when interacting with stator magnetic field.
9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к электрическим машинам с постоянными магнитами и солнечными модулями.The invention relates to electrical engineering, in particular, to electric machines with permanent magnets and solar modules.

Известен магнитный генератор Фарадея, содержащий медный диск, который приводится во вращение между полюсами подковообразного магнита и двух скользящих контактов, которые расположены у края диска и около оси вращения. Магнитный генератор Фарадея является обратимой электрической машиной, при подаче напряжения на скользящие контакты магнитный генератор превращается в магнитный двигатель Фарадея (Суханов Л.А., Сафиуллина Р.К., Бобков Ю.А. Электрические униполярные машины. М., ВНИИЭМ, 1964, С. 8-12). Известный магнитный генератор имеет равномерное не изменяющееся во время работы магнитное поле в роторе, что снижает потери на вихревые токи и ЭДС самоиндукции.Known magnetic Faraday generator containing a copper disk, which is driven into rotation between the poles of a horseshoe magnet and two sliding contacts, which are located at the edge of the disk and about the axis of rotation. The Faraday magnetic generator is a reversible electric machine, when voltage is applied to the sliding contacts, the magnetic generator turns into a Faraday magnetic motor (Sukhanov L.A., Safiullina R.K., Bobkov Yu.A. Electric unipolar machines. M., VNIIEM, 1964, S. 8-12). The known magnetic generator has a uniform magnetic field in the rotor that does not change during operation, which reduces the losses due to eddy currents and self-induction EMF.

Недостатком известного магнитного генератора являются низкая мощность и невозможность его использования в качестве солнечного генератора электрической энергии.A disadvantage of the known magnetic generator is low power and the inability to use it as a solar generator of electrical energy.

Другим недостатком являются большой ток и низкое напряжение генератора, что приводит к потерям электрической энергии в скользящих контактах и проводах.Another disadvantage is the high current and low voltage of the generator, which leads to loss of electrical energy in the sliding contacts and wires.

Известен солнечный магнитный двигатель Мендосино, содержащий ротор с осью вращения, подшипниками и электрической обмоткой, соединенной с токовыводами солнечного модуля из скоммутированных солнечных элементов с p-n переходами, размещенных на боковой поверхности ротора, а также неподвижный постоянный магнит, плоскость которого параллельна оси ротора. Мотор состоит из ротора многоугольного (обычно квадратного) сечения, насаженного на вал. Ротор имеет два набора обмоток с питанием от солнечных модулей. Вал расположен горизонтально, на каждом его конце находится постоянный кольцевой магнит. Магниты на валу обеспечивают левитацию, так как они находятся над отталкивающими магнитами, расположенными в основании. Дополнительный магнит, находящийся под ротором, создает магнитное поле для обмоток ротора. Когда свет падает на один из солнечных модулей, она генерирует электрический ток, который течет по обмотке ротора. Этот ток создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита под ротором. Это взаимодействие приводит ротор во вращение. При вращении ротора следующий солнечный модуль перемещается к свету и возбуждает ток во второй обмотке. Процесс повторяется до тех пор, пока на модули падает солнечный свет. Можно провести аналогию с работой коллекторного двигателя постоянного тока: вместо щеточного электрического коллектора в данном двигателе используется «световой коллектор». (Larry Spring's Magnetic Levitation Mendocino Brushless Solar Motorwww.larryspring.com/sub06_motors.html)A known Mendosino solar magnetic motor containing a rotor with an axis of rotation, bearings and an electric winding connected to the current leads of the solar module from commutated solar cells with p-n junctions located on the side surface of the rotor, as well as a fixed permanent magnet whose plane is parallel to the axis of the rotor. The motor consists of a rotor of a polygonal (usually square) section mounted on a shaft. The rotor has two sets of windings powered by solar modules. The shaft is horizontal, with a permanent ring magnet at each end. The magnets on the shaft provide levitation, since they are located above the repulsive magnets located at the base. An additional magnet located under the rotor creates a magnetic field for the rotor windings. When light falls on one of the solar modules, it generates an electric current that flows through the rotor winding. This current creates a magnetic field that interacts with the magnet field under the rotor. This interaction drives the rotor. When the rotor rotates, the next solar module moves to the light and excites current in the second winding. The process is repeated until sunlight falls on the modules. We can draw an analogy with the operation of a DC collector motor: instead of a brush electric collector, this engine uses a “light collector”. (Larry Spring's Magnetic Levitation Mendocino Brushless Solar Motorwww.larryspring.com/sub06_motors.html)

В известном солнечном магнитном генераторе для вращения ротора используется закон электромагнитной индукции Фарадея, электрическая энергия для питания обмоток ротора поступает от солнечного модуля.In the well-known solar magnetic generator, the Faraday law of electromagnetic induction is used to rotate the rotor, electric energy is supplied from the solar module to power the rotor windings.

Недостатком известного солнечного двигателя является невозможность его использования в качестве генератора электрической энергии.A disadvantage of the known solar engine is the inability to use it as a generator of electrical energy.

Другим недостатком известного солнечного магнитного двигателя является низкая мощность из-за затенения ротором 75% площади солнечных модулей, установленных на неосвещаемой поверхности ротора.Another disadvantage of the known solar magnetic motor is its low power due to the shading of the rotor by 75% of the area of the solar modules mounted on the non-illuminated surface of the rotor.

Еще одним недостатком является низкий электрический КПД солнечного магнитного двигателя из-за явления самоиндукции в обмотке ротора, которая приводит к торможению ротора при взаимодействии с магнитным полем статора.Another disadvantage is the low electrical efficiency of the solar magnetic motor due to the phenomenon of self-induction in the rotor winding, which leads to the braking of the rotor when interacting with the stator magnetic field.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение мощности, напряжения и эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую энергию в солнечном магнитном генераторе.The objective of the invention is to increase the power, voltage and efficiency of converting solar energy into electrical energy in a solar magnetic generator.

Технический результат заключается в более полном использовании энергии солнечных модулей и увеличении их мощности, а также в снижении ЭДС самоиндукции и реакции торможения ротора при взаимодействии с магнитным полем статора.The technical result consists in a more complete use of the energy of solar modules and an increase in their power, as well as in a decrease in the EMF of self-induction and the braking reaction of the rotor when interacting with the stator magnetic field.

Технический результат достигается тем, что в солнечном магнитном генераторе, содержащем ротор с осью вращения с установленным на роторе солнечным модулем с рабочей поверхностью, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью, электрическую обмотку, соединенную с токовыводами солнечного модуля, а также неподвижный постоянный магнит статора, согласно изобретению, солнечный модуль закреплен тыльной поверхностью осесимметрично через изолирующую прокладку на торце токопроводящей оси ротора, ротор выполнен в виде проводящего диска, закрепленного осесимметрично на оси ротора под солнечным модулем с зазором на расстоянии от тыльной поверхности солнечного модуля, токовывод от тыльной поверхности солнечного модуля соединен с электрической обмоткой в виде беличьей клетки, которая соединена с ободом проводящего диска ротора, основной постоянный магнит статора установлен осесимметрично с зазором 0,5-5 мм под проводящим диском ротора, изолирован от оси ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска ротора, по окружности беличьей клетки солнечного магнитного генератора установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью ротора одноименными полюсами к оси ротора дополнительные постоянные магниты статора, плоскости которых перпендикулярны плоскости основного постоянного магнита статора, один токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к токовыводу на рабочей поверхности в центре солнечного модуля, второй токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к оси вращения ротора, а размеры дополнительных магнитов статора связаны с размерами проводящего диска ротора и расстоянием между ротором и тыльной поверхностью солнечного модуля соотношениямиThe technical result is achieved in that in a solar magnetic generator containing a rotor with an axis of rotation with a solar module mounted on the rotor with a working surface on which radiation is incident, and a back surface, an electrical winding connected to the current leads of the solar module, as well as a fixed permanent magnet of the stator , according to the invention, the solar module is fixed to the rear surface axisymmetrically through an insulating gasket on the end face of the rotor conductive axis, the rotor is made in the form of a conductive disk, mounted axially symmetrically on the rotor axis under the solar module with a gap at a distance from the back surface of the solar module, the current output from the back surface of the solar module is connected to an electric winding in the form of a squirrel cage, which is connected to the rim of the rotor conducting disk, the main permanent magnet of the stator is mounted axisymmetrically with a gap of 0 , 5-5 mm under the rotor conductive disk, is isolated from the rotor axis and has a surface area commensurate with the rotor conductive disk area, around the circumference of the squirrel cage additional permanent stator magnets, the planes of which are perpendicular to the plane of the main permanent magnet of the stator, are mounted in the form of a cylinder coaxially with the axis of the rotor with the same axis with the rotor axis, one current output of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact to the current output on the working surface in the center of the solar module , the second current output of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact to the axis of rotation of the rotor, and the dimensions of the additional stator slots are associated with the dimensions of the rotor conductive disk and the distance between the rotor and the back surface of the solar module by the ratios

H≥h, ммH≥h, mm

D>d, мм,D> d, mm

где H и D высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets;

h - расстоянием между проводящим диском ротора и тыльной поверхностью солнечного модуля;h is the distance between the conductive disk of the rotor and the back surface of the solar module;

d - диаметр проводящего диска ротора.d is the diameter of the conductive disk of the rotor.

В варианте солнечного магнитного генератора проводящий диск ротора выполнен из немагнитного материала, например, из алюминия или меди.In a variant of the solar magnetic generator, the rotor conductive disk is made of a non-magnetic material, for example, aluminum or copper.

В другом варианте солнечного магнитного генератора проводящий диск состоит из изолированных криволинейных сегментов, соединенных между собой параллельно на оси и на ободе диска, границы между сегментами выполнены в виде логарифмической золотой спирали с координатамиIn another embodiment of the solar magnetic generator, the conductive disk consists of isolated curved segments interconnected in parallel on the axis and rim of the disk, the boundaries between the segments are made in the form of a logarithmic golden spiral with coordinates

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где r и θ - радиус вектор и угол радиуса вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius of the vector and the angle of the radius of the vector in the polar coordinate system;

Figure 00000002
- параметр золотого сечения;
Figure 00000002
- parameter of the golden ratio;

α - постоянная, определяющая размер спирали и диска,α is a constant that determines the size of the spiral and disk,

направления ветвей спирали совпадают с направлением вращения ротора.the directions of the spiral branches coincide with the direction of rotation of the rotor.

Технический результат достигается также тем, что в солнечном магнитном генераторе, содержащем ротор с осью вращения с установленным на роторе солнечным модулем с рабочей поверхностью, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью, электрическую обмотку, соединенную с токовыводами солнечного модуля, а также неподвижный постоянный магнит статора, согласно изобретению, солнечный модуль закреплен тыльной поверхностью осесимметрично через изолирующую прокладку на торце токопроводящей оси ротора, ротор выполнен в виде проводящего диска, закрепленного осесимметрично на оси ротора под изолирующей прокладкой и солнечным модулем с зазором на расстоянии от изолирующей прокладки на тыльной поверхности солнечного модуля, токовыводы солнечного модуля соединены с нагрузкой и с выводами электрической обмотки, выполненной в виде тороидальной катушки на каркасе из электроизоляционного материала и закрепленной под изолирующей прокладкой солнечного модуля осесимметрично на оси ротора, основной постоянный магнит статора установлен осесимметрично с зазором под проводящим диском ротора, изолирован от оси ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска ротора, по окружности тороидальной катушки установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью ротора одноименными полюсами к оси ротора дополнительные постоянные магниты статора, плоскости которых перпендикулярны плоскости основного постоянного магнита статора, один токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к ободу проводящего диска ротора, который соединен с нагрузкой и через разделительный диод с токовыводом солнечного модуля, второй токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к оси вращения ротора, а размеры дополнительных магнитов статора связаны с размерами тороидальной катушки соотношениямиThe technical result is also achieved by the fact that in a solar magnetic generator containing a rotor with an axis of rotation with a solar module mounted on the rotor with a working surface on which radiation is incident, and a back surface, an electrical winding connected to the current leads of the solar module, as well as a fixed permanent magnet stator, according to the invention, the solar module is fixed to the rear surface axisymmetrically through an insulating gasket on the end face of the rotor conductive axis, the rotor is made in the form of a conductive ska mounted axisymmetrically on the axis of the rotor under the insulating gasket and the solar module with a gap at a distance from the insulating gasket on the back surface of the solar module, the current outputs of the solar module are connected to the load and to the terminals of the electrical winding, made in the form of a toroidal coil on a frame made of insulating material and fixed under the insulating gasket of the solar module axisymmetrically on the axis of the rotor, the main permanent magnet of the stator is mounted axisymmetrically with a gap under the conductive the rotor’s claim, is isolated from the rotor axis and has a surface area commensurate with the area of the rotor’s conducting disk, along the circumference of the toroidal coil are installed additionally permanent stator magnets coaxial with the rotor axis of the same axis to the rotor axis, the planes of which are perpendicular to the plane of the main permanent stator magnet , one current output of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact to the rim of the conductive rotor disk, which is connected to the load and through the sections The solid diode with the current output of the solar module, the second current output of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact to the axis of rotation of the rotor, and the dimensions of the additional stator magnets are related to the dimensions of the toroidal coil by the relations

H≥hk, ммH≥h k , mm

D>dk, мм,D> d k , mm

где H и D высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets;

hk - высота тороидальной катушки;h k is the height of the toroidal coil;

dk - диаметр тороидальной катушки.d k is the diameter of the toroidal coil.

Еще в одном варианте солнечного магнитного генератора проводящий диск ротора выполнен из немагнитного материала, например, из алюминия или меди.In another embodiment of the solar magnetic generator, the conductive rotor disk is made of non-magnetic material, for example, aluminum or copper.

В другом варианте солнечного магнитного генератора проводящий диск состоит из изолированных криволинейных сегментов, соединенных между собой параллельно на оси и на ободе диска, границы между сегментами выполнены в виде логарифмической золотой спирали с координатамиIn another embodiment of the solar magnetic generator, the conductive disk consists of isolated curved segments interconnected in parallel on the axis and rim of the disk, the boundaries between the segments are made in the form of a logarithmic golden spiral with coordinates

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где r и θ - радиус вектор и угол радиуса вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius of the vector and the angle of the radius of the vector in the polar coordinate system;

Figure 00000002
- параметр золотого сечения;
Figure 00000002
- parameter of the golden ratio;

α - постоянная, определяющая размер спирали и диска,α is a constant that determines the size of the spiral and disk,

направления ветвей спирали совпадают с направлением вращения ротора.the directions of the spiral branches coincide with the direction of rotation of the rotor.

Технический результат достигается также тем, что , содержащий ротор с осью вращения с установленным на роторе солнечным модулем с рабочей поверхностью, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью, электрическую обмотку, соединенную с токовыводами солнечного модуля, а также неподвижный постоянный магнит статора, согласно изобретению, солнечный модуль закреплен тыльной поверхностью осесимметрично через изолирующую прокладку на торце токопроводящей оси ротора, ротор выполнен в виде проводящего диска, закрепленного осесимметрично на оси ротора под изолирующей прокладкой и солнечным модулем с зазором на расстоянии от изолирующей прокладки на тыльной поверхности солнечного модуля, токовыводы солнечного модуля соединены с нагрузкой и с выводами электрической обмотки, выполненной в виде тороидальной катушки на каркасе из электроизоляционного материала и закрепленной под изолирующей прокладкой солнечного модуля осесимметрично на оси ротора, основной постоянный магнит статора установлен осесимметрично с зазором под проводящим диском ротора, изолирован от оси ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска ротора, по окружности тороидальной катушки установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью ротора одноименными полюсами к оси ротора дополнительные постоянные магниты статора, плоскости которых перпендикулярны плоскости основного постоянного магнита статора, один токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к ободу проводящего диска ротора, который соединен с нагрузкой и через разделительный диод с токовыводом солнечного модуля, второй токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к оси вращения ротора, соединен с другим токовыводом нагрузки и со вторым токовыводом солнечного модуля, а размеры дополнительных магнитов статора связаны с размерами тороидальной катушки соотношениямиThe technical result is also achieved by the fact that, containing a rotor with an axis of rotation with a solar module mounted on the rotor with a working surface on which radiation is incident, and a back surface, an electric winding connected to the current leads of the solar module, as well as a fixed permanent magnet of the stator, according to the invention , the solar module is fixed with the back surface axisymmetrically through an insulating gasket on the end face of the rotor conductive axis, the rotor is made in the form of a conductive disk, mounted axisymmetrically about on the axis of the rotor under the insulating gasket and the solar module with a gap at a distance from the insulating gasket on the back surface of the solar module, the current outputs of the solar module are connected to the load and to the terminals of the electric winding, made in the form of a toroidal coil on a frame of electrical insulation material and fixed under the insulating gasket of the solar module axisymmetrically on the axis of the rotor, the main permanent magnet of the stator is mounted axisymmetrically with a gap under the conductive disk of the rotor, isolated from the p axis aperture and has a surface area commensurate with the area of the rotor conducting disk, around the circumference of the toroidal coil are fixed motionless in the form of a cylinder coaxial with the axis of the rotor by the same poles to the axis of the rotor additional permanent stator magnets, the planes of which are perpendicular to the plane of the main permanent magnet of the stator, one current output of the solar magnetic generator made in the form of a sliding contact to the rim of the conductive rotor disk, which is connected to the load and through a dividing diode with a solar current output Nogo module, the second solar cold end of the magnetic generator is designed as a sliding contact to the rotor rotation axis is connected with another load and the cold end to the second cold end of the solar module, and the size of additional stator magnets are connected with the dimensions of the toroidal coil by the relations

H≥hk, ммH≥h k , mm

D>dk, мм,D> d k , mm

где H и D - высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets;

hk - высота тороидальной катушки;h k is the height of the toroidal coil;

dk - диаметр тороидальной катушки.d k is the diameter of the toroidal coil.

В другом варианте солнечного магнитного генератора проводящий диск ротора выполнен из немагнитного материала, например, из алюминия или меди.In another embodiment of the solar magnetic generator, the conductive rotor disk is made of non-magnetic material, for example, aluminum or copper.

Еще в одном варианте солнечного магнитного генератора проводящий диск состоит из изолированных криволинейных сегментов, соединенных между собой параллельно на оси и на ободе диска, границы между сегментами выполнены в виде логарифмической золотой спирали с координатамиIn another embodiment of the solar magnetic generator, the conductive disk consists of isolated curved segments interconnected in parallel on the axis and rim of the disk, the boundaries between the segments are made in the form of a logarithmic golden spiral with coordinates

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где r и θ - радиус вектор и угол радиуса вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius of the vector and the angle of the radius of the vector in the polar coordinate system;

Figure 00000002
- параметр золотого сечения;
Figure 00000002
- parameter of the golden ratio;

α - постоянная, определяющая размер спирали и диска,α is a constant that determines the size of the spiral and disk,

направления ветвей спирали совпадают с направлением вращения ротора.the directions of the spiral branches coincide with the direction of rotation of the rotor.

Солнечный магнитный генератор иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлена конструкция солнечного магнитного генератора с электрической обмоткой в виде беличьей клетки; на фиг. 2 - солнечный магнитный генератор с электрической обмоткой в виде тороидальной катушки; на фиг. 3 - солнечный магнитный генератор с параллельным соединением электрических цепей солнечного модуля и дискового ротора; на фиг. 4 - вид в плане дискового ротора с четырьмя сегментами, границы которых выполнены в виде золотой логарифмической спирали.The solar magnetic generator is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the design of a solar magnetic generator with an electric winding in the form of a squirrel cage; in FIG. 2 - a solar magnetic generator with an electric winding in the form of a toroidal coil; in FIG. 3 - a solar magnetic generator with parallel connection of electrical circuits of the solar module and disk rotor; in FIG. 4 is a plan view of a disk rotor with four segments, the boundaries of which are made in the form of a golden logarithmic spiral.

Солнечный магнитный генератор на фиг. 1 содержит ротор 1 с осью вращения 2 с установленным на роторе солнечным модулем 3 с рабочей поверхностью 4, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью 5, электрическую обмотку 6, соединенную с токовыводами 7 и 8 солнечного модуля 3, а также неподвижный постоянный магнит 9 статора. Солнечный модуль 3 закреплен тыльной поверхностью 5 осесимметрично через изолирующую прокладку 10 на торце 11 токопроводящей оси 2 ротора. Ротор 1 выполнен в виде проводящего диска 12, закрепленного осесимметрично на оси 2 ротора под солнечным модулем 3 с зазором на расстоянии h от тыльной поверхности5 солнечного модуля 3. Токовывод 8 от тыльной поверхности 5 солнечного модуля 3 соединен c электрической обмоткой в виде беличьей клетки 13 с ободом 14 проводящего диска 12 ротора. Основной постоянный магнит 9 статора установлен осесимметрично с зазором под проводящим диском 12 ротора, изолирован от оси 2 ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска 12 ротора, по окружности электрической обмотки в виде беличьей клетки 13 солнечного магнитного генератора The solar magnetic generator of FIG. 1 contains a rotor 1 with an axis of rotation 2 with a solar module 3 mounted on the rotor with a working surface 4 on which radiation is incident, and a rear surface 5, an electric winding 6 connected to current outputs 7 and 8 of the solar module 3, as well as a fixed permanent magnet 9 stator. The solar module 3 is fixed by the rear surface 5 axisymmetrically through an insulating strip 10 at the end 11 of the rotor conductive axis 2. The rotor 1 is made in the form of a conductive disk 12, mounted axisymmetrically on the rotor axis 2 under the solar module 3 with a gap at a distance h from the back surface 5 of the solar module 3. The current output 8 from the back surface 5 of the solar module 3 is connected to the electric winding in the form of a squirrel cage 13 s the rim 14 of the conductive disk 12 of the rotor. The main permanent magnet 9 of the stator is mounted axisymmetrically with a gap under the rotor conductive disk 12, is isolated from the rotor axis 2 and has a surface area commensurate with the area of the rotor disk 12, around the circumference of the electric winding in the form of a squirrel cage 13 of a solar magnetic generator

установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью 2 ротора одноименными полюсами к оси 2 ротора дополнительные постоянные магниты15 статора, плоскости 16 которых перпендикулярны плоскости 17 основного постоянного магнита 9 статора, один токовывод 18 солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта 19 к токовыводу 7 на рабочей поверхности 4 в центре солнечного модуля 3, второй токовывод 20 солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта 21 к оси вращения 2 ротора, а размеры дополнительных магнитов 15 статора связаны с размерами проводящего диска 12 ротора и расстоянием между ротором 1 и тыльной поверхностью 5 солнечного модуля 3 соотношениямиadditional permanent magnets15 of the stator are installed motionlessly in the form of a cylinder coaxially with the axis of the rotor 2 with the same poles to the axis of the rotor 15; the stator 16 additional magnets 16, the plane 16 of which are perpendicular to the plane 17 of the main permanent magnet 9 of the stator, one current output 18 of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact 19 to current 7 on the working surface 4 in the center of the solar module 3, the second current output 20 of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact 21 to the axis of rotation 2 of the rotor, and the size of the additional magnets 15 s tator are associated with the size of the conductive disk 12 of the rotor and the distance between the rotor 1 and the rear surface 5 of the solar module 3 by the ratios

H≥h, ммH≥h, mm

D>d, мм,D> d, mm

где H и D - высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности 22 дополнительных постоянных магнитов 15 статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface 22 of the additional permanent magnets 15 of the stator;

h - расстоянием между проводящим диском 12 ротора 1 и тыльной поверхностью 5 солнечного модуля 3;h is the distance between the conductive disk 12 of the rotor 1 and the rear surface 5 of the solar module 3;

d - диаметр проводящего диска 12 ротора 1.d is the diameter of the conductive disk 12 of the rotor 1.

Проводящий диск 12 ротора 1 выполнен из немагнитного материала, например, из алюминия или меди.The conductive disk 12 of the rotor 1 is made of non-magnetic material, for example, aluminum or copper.

На фиг. 2 токовывод 8 от тыльной поверхности 5 солнечного модуля 3 соединен с одним выводом 23 электрической обмотки 24, выполненной в виде тороидальной катушки 25 на каркасе 26 из электроизоляционного материала и закрепленной под изолирующей прокладкой 27 солнечного модуля 3 осесимметрично на оси 2 ротора 1, второй вывод 28 электрической обмотки 24 соединен с ободом 14 проводящего диска 12 ротора 1, по окружности тороидальной катушки 25 установлены неподвижно в виде цилиндра 29 соосно с осью 2 ротора 1 одноименными полюсами к оси 2 ротора дополнительные постоянные магниты 15 статора, плоскости 16 которых перпендикулярны плоскости 17 основного постоянного магнита 9 статора, а размеры дополнительных магнитов 15 статора связаны с размерами тороидальной катушки 25 соотношениямиIn FIG. 2 current lead 8 from the rear surface 5 of the solar module 3 is connected to one terminal 23 of the electric winding 24, made in the form of a toroidal coil 25 on a frame 26 of electrical insulation material and fixed under the insulating strip 27 of the solar module 3 axisymmetrically on the axis 2 of the rotor 1, the second terminal 28 the electrical winding 24 is connected to the rim 14 of the conductive disk 12 of the rotor 1, around the circumference of the toroidal coil 25 are fixedly mounted in the form of a cylinder 29 coaxial with the axis 2 of the rotor 1 with the same poles to the axis 2 of the rotor additional constant stator magnets 15, planes 16 of which are perpendicular to plane 17 of the main permanent magnet 9 of the stator, and the dimensions of the additional stator magnets 15 are related to the dimensions of the toroidal coil 25 by the ratios

H≥hk, ммH≥h k , mm

D>dk, мм,D> d k , mm

где H и D - высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets;

hk - высота тороидальной катушки ротора;h k is the height of the toroidal coil of the rotor;

dk - диаметр тороидальной катушки.d k is the diameter of the toroidal coil.

На фиг. 3 токовыводы 7 и 8 солнечного модуля соединены с нагрузкой Rн и с выводами 23 и 28 электрической обмотки 24, выполненной в виде тороидальной катушки 25 на каркасе 26 из электроизоляционного материала и закрепленной под изолирующей прокладкой 27 солнечного модуля 3 осесимметрично на оси 2 ротора 1. Один токовывод 30 ротора 1 выполнен в виде скользящего контакта 31 к ободу 14 проводящего диска 12 ротора 1. Токовывод 30 ротора соединен с одним токовыводом нагрузки Rн и через разделительный диод 32 соединен с токовыводом 7 солнечного модуля 3. Второй токовывод 32 ротора 1 выполнен в виде скользящего контакта 33 к оси вращения 2 ротора 1 и соединен с другим токовыводом нагрузки Rн. Второй вывод 32 соединен с токовыводом 8 солнечного модуля 3 проводниками 34 и 35.In FIG. 3 current leads 7 and 8 of the solar module are connected to the load R n and to the terminals 23 and 28 of the electric winding 24, made in the form of a toroidal coil 25 on the frame 26 of electrical insulation material and mounted under the insulating gasket 27 of the solar module 3 axisymmetrically on the axis 2 of the rotor 1. One current output 30 of the rotor 1 is made in the form of a sliding contact 31 to the rim 14 of the conductive disk 12 of the rotor 1. The current output 30 of the rotor is connected to one load current output R n and connected through a junction diode 32 to the current output 7 of the solar module 3. The second current output 3 2 of the rotor 1 is made in the form of a sliding contact 33 to the axis of rotation 2 of the rotor 1 and is connected to another current output of the load R n . The second terminal 32 is connected to the current output 8 of the solar module 3 by conductors 34 and 35.

На фиг. 4 проводящий диск 36 ротора 1 состоит из четырех изолированных друг от друга криволинейных сегментов 37, соединенных между собой параллельно на оси 2 и на ободе 14 проводящего диска 12 ротора 1, границы 38 между сегментами 37 выполнены в виде логарифмической золотой спирали 39 с координатамиIn FIG. 4, the conducting disk 36 of the rotor 1 consists of four curved segments 37 isolated from each other, connected together in parallel on the axis 2 and on the rim 14 of the conducting disk 12 of the rotor 1, the boundaries 38 between the segments 37 are made in the form of a logarithmic golden spiral 39 with coordinates

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где r и θ - радиус вектор и угол радиуса вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius of the vector and the angle of the radius of the vector in the polar coordinate system;

Figure 00000002
- параметр золотого сечения;
Figure 00000002
- parameter of the golden ratio;

α - постоянная, определяющая размер спирали 39 и проводящего диска 12. Направления ветвей спирали 39 совпадают с направлением вращения ротора 1. Сегменты 37 соединены между собой параллельно в центре у оси 2 проводящего диска 12 и на ободе 14 диска 12 за счет того, что границы 38 между сегментами 37 начинаются на некотором расстоянии

Figure 00000003
от оси 2 и центра проводящего диска 12, где R - радиус оси ротора, и заканчиваются на расстоянии δ от обода 14 проводящего диска 12.α is a constant that determines the size of the spiral 39 and the conductive disk 12. The directions of the branches of the spiral 39 coincide with the direction of rotation of the rotor 1. The segments 37 are interconnected in parallel in the center at the axis 2 of the conductive disk 12 and on the rim 14 of the disk 12 due to the fact that the boundaries 38 between segments 37 start at some distance
Figure 00000003
from the axis 2 and the center of the conductive disk 12, where R is the radius of the axis of the rotor, and end at a distance δ from the rim 14 of the conductive disk 12.

Солнечный магнитный генератор работает следующим образом (фиг. 1).Solar magnetic generator operates as follows (Fig. 1).

При освещении солнечного модуля 3 при наличии внешней нагрузки Rн вольтамперная характеристика (BАХ) солнечного модуля 3 имеет вид:When lighting the solar module 3 in the presence of an external load R n, the current - voltage characteristic (BAC) of the solar module 3 has the form:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где V, I - напряжение и ток солнечного модуля при сопротивлении нагрузки Rн;where V, I - voltage and current of the solar module with load resistance R n ;

Iф - фототок;I f - photocurrent;

Iкз - ток короткого замыкания генератора при Rн=0;I KZ - short circuit current of the generator at R n = 0;

Is - темновой ток насыщения;I s is the dark saturation current;

Rш - сопротивление, шунтирующее p-n переход;R W - resistance, shunting pn junction;

k - постоянная Больцмана;k is the Boltzmann constant;

Т - температура, К;T is the temperature, K;

А - коэффициент, учитывающий отклонение ВАХ от идеальной;A - coefficient taking into account the deviation of the I – V characteristic from the ideal;

Rн - последовательное сопротивление, включающее внутреннее сопротивление солнечного модуля 3, сопротивление скользящих контактов 19 и 21 проводящего диска 12 и внешних проводников 37 и 38.R n - series resistance, including the internal resistance of the solar module 3, the resistance of the sliding contacts 19 and 21 of the conductive disk 12 and the outer conductors 37 and 38.

При Rn = 0, V = 0 ток короткого замыкания Iкз=Iф.When R n = 0, V = 0, the short circuit current I kz = I f .

В солнечном модуле 3 при малом Rn максимальный ток I при оптимальной нагрузке Rн незначительно, но отличается от тока Iкз:In the solar module 3 with a small R n, the maximum current I at the optimal load R n is insignificant, but differs from the current I kz :

Figure 00000005
Figure 00000005

Это позволяет использовать солнечный модуль 3 для питания внешней нагрузки 39.This allows the use of the solar module 3 to power the external load 39.

При освещении солнечного модуля 3 солнечным излучением через электрическую обмотку 6, а также между ободом 14 и центром проводящего диска 12 через внешние неподвижные проводники 37 и 38 и сопротивление нагрузки протекает ток I.When the solar module 3 is illuminated by solar radiation through the electric winding 6, and also between the rim 14 and the center of the conductive disk 12, current I flows through the external fixed conductors 37 and 38 and the load resistance.

Взаимодействие магнитных полей дополнительных постоянных магнитов 15 статора и тока в электрической обмотке 6 приводит к вращению обмотки 6 и ротора 1 вокруг оси 2.The interaction of the magnetic fields of the additional permanent magnets 15 of the stator and the current in the electric winding 6 leads to the rotation of the winding 6 and the rotor 1 around axis 2.

При вращении ротора 1 в магнитном поле постоянного магнита 9 возникает эффект униполярной индукции, и в проводящем диске 12 возникает напряжение между центром и ободом 14 проводящего диска 12, которое пропорционально произведению числа оборотов на магнитный поток (Электрические униполярные машины. Под ред. Л.А. Суханова. - М.: ВНИЭМ, 1964. - 136 с.)When the rotor 1 rotates in the magnetic field of the permanent magnet 9, a unipolar induction effect occurs, and a voltage arises in the conductive disk 12 between the center and the rim 14 of the conductive disk 12, which is proportional to the product of the number of revolutions by the magnetic flux (Electric unipolar machines. Ed. L.A. Sukhanova. - M.: VNIEM, 1964. - 136 p.)

При вращении проводящего диска 12 между центром и ободом проводящего диска 12 возникают токи, которые своим магнитным полем усиливают внешнее магнитное поле постоянного магнита 9. Этот результат совершенно противоположен тому, который проявляется в солнечном магнитном двигателе Мендосино, в котором ток в обмотке ротора из-за явления самоиндукции противодействует внешнему магнитному полю. When the conductive disk 12 rotates between the center and the rim of the conductive disk 12, currents arise that enhance the external magnetic field of the permanent magnet 9 with their magnetic field. This result is completely opposite to that shown in the Mendosino solar magnetic motor, in which the current in the rotor winding is self-induction phenomena counteracts an external magnetic field.

Направление вращения проводящего диска 12 изменяют путем изменения полярности полюсов дополнительных постоянных магнитов 9 или изменением полярности выводов электрической обмотки 6. The direction of rotation of the conductive disk 12 is changed by changing the polarity of the poles of the additional permanent magnets 9 or by changing the polarity of the terminals of the electrical winding 6.

Напряжение солнечного модуля 3 и напряжение на проводящем диске 12 на фиг. 1 и 2 складываются при последовательном соединении токовыводов солнечного модуля 3 с контактами проводящего диска 12, что приводит к увеличению мощности солнечного магнитного генератора. Ток I солнечного модуля 3 при последовательном соединении равен току в проводящем диске 12 ротора 1 и току, протекающему через солнечный модуль 3, нагрузку Rн и скользящие контакты 19 и 21.The voltage of the solar module 3 and the voltage on the conductive disk 12 in FIG. 1 and 2 are added when the current outputs of the solar module 3 are connected in series with the contacts of the conductive disk 12, which leads to an increase in the power of the solar magnetic generator. The current I of the solar module 3 when connected in series is equal to the current in the conductive disk 12 of the rotor 1 and the current flowing through the solar module 3, the load Rн and the sliding contacts 19 and 21.

На фиг. 4 токи через нагрузку солнечного модуля 3 и ток в проводящем диске 12 складываются при параллельном соединении цепи солнечного модуля и магнитного генератора, что также приводит к увеличению мощности солнечного магнитного генератора.In FIG. 4, the currents through the load of the solar module 3 and the current in the conductive disk 12 are added when the circuit of the solar module and the magnetic generator are connected in parallel, which also leads to an increase in the power of the solar magnetic generator.

На фиг. 4 разделение проводящего диска 12 на сегменты 37производят путем фрезерования границ 38 сегментов 37 или путем удаления части медного покрытия на границах 38 сегментов 37 при использовании в качестве проводящего диска 12 фольгированного стеклотекстолита с медным покрытием.In FIG. 4, the separation of the conductive disk 12 into segments 37 is carried out by milling the boundaries of 38 segments 37 or by removing part of the copper coating at the boundaries of 38 segments 37 when copper foil-coated fiberglass is used as the conductive disk 12.

Разделение проводящего диска 12 на криволинейные изолированные сегменты 37 с границами 38 в виде логарифмических спиралей золотого сечения увеличивает длину пути носителей тока электронов в направлении движения диска в 5-10 раз по сравнению с радиальным движением тока в неразделенном проводящем диске 12, что значительно усиливает внешнее магнитное поле за счет магнитного поля тока в сегментах 37 ротора 1 и приводит к увеличению напряжения и мощности солнечного магнитного генератора.The separation of the conductive disk 12 into curved isolated segments 37 with boundaries 38 in the form of golden-section logarithmic spirals increases the path length of the electron current carriers in the direction of movement of the disk by 5-10 times compared with the radial current flow in the undivided conductive disk 12, which significantly enhances the external magnetic field due to the magnetic field of the current in the segments 37 of the rotor 1 and leads to an increase in voltage and power of the solar magnetic generator.

Пример выполнения солнечного магнитного генератора.An example of a solar magnetic generator.

На горизонтальный медный диск 12 диаметром d = 100 мм толщиной 1 мм (фиг. 2) через слой стеклоткани приклеен солнечный модуль 3 из двух скоммутированных последовательно солнечных элементов из кремния, выполненных из половины диска диаметром 100 мм. Токовывод 8 солнечного модуля 3 с тыльной поверхности 5 соединен с выводом 23 электрической обмотки 24, выполненной в виде тороидальной катушки 25 из 60 витков, расположенных на пластиковом каркасе высотой h = 30 мм. Второй вывод 28 электрической обмотки 24 соединен с ободом проводящего диска 12. Токовывод солнечного модуля 3 на рабочей освещаемой поверхности и соединен в центре солнечного модуля 3 со скользящим контактом 19. Проводящий диск 12 в центре соединен с осью 2 из латуни диаметром 6 мм. Постоянный Nd магнит 9 диаметром 100 мм и толщиной 5 мм с центральным отверстием 8 мм закреплен неподвижно осесимметрично под проводящим диском 12. On a horizontal copper disk 12 with a diameter of d = 100 mm and a thickness of 1 mm (Fig. 2), a solar module 3 of two silicon cells connected in series, made of half a disk with a diameter of 100 mm, is glued through a fiberglass layer. The current output 8 of the solar module 3 from the rear surface 5 is connected to the output 23 of the electric winding 24, made in the form of a toroidal coil 25 of 60 turns located on a plastic frame with a height of h = 30 mm. The second terminal 28 of the electric winding 24 is connected to the rim of the conductive disk 12. The current output of the solar module 3 on the working illuminated surface and is connected in the center of the solar module 3 with a sliding contact 19. The conductive disk 12 in the center is connected to the axis 2 of brass with a diameter of 6 mm Permanent Nd magnet 9 with a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm with a central hole of 8 mm is fixed motionless axisymmetrically under the conductive disk 12.

По окружности диаметром D = 110 мм вокруг тороидальной катушки 25 с зазором 5 мм установлены постоянные магниты 15 размером 30 × 20 × 5 мм, Н = 30 мм, обращенных северным полюсом к оси 2 ротора 1.On a circle with a diameter of D = 110 mm around the toroidal coil 25 with a gap of 5 mm, permanent magnets 15 are installed with a size of 30 × 20 × 5 mm, H = 30 mm, facing the north pole to axis 2 of rotor 1.

Ось вращения 2 закреплена на подшипнике 40, установленном на раме 41. При стандартном солнечном освещении плотностью потока 1000 Вт/м2 рабочий ток солнечного модуля 3 составляет 2 А, напряжение солнечного модуля 1 В, электрическая мощность 2 Вт, скорость вращения 500 об/мин, напряжение на нагрузке 1,5 В, электрическая мощность солнечного магнитного генератора на нагрузке 3 Вт. В качестве нагрузки использована аккумуляторная батарея.The axis of rotation 2 is mounted on a bearing 40 mounted on the frame 41. Under standard sunlight, a flux density of 1000 W / m 2, the operating current of the solar module 3 is 2 A, the voltage of the solar module 1 V, electric power 2 W, rotation speed 500 rpm , voltage at a load of 1.5 V, electric power of a solar magnetic generator at a load of 3 watts. The battery used is the load.

Преимуществом предлагаемого солнечного магнитного генератора являются круговая симметрия магнитного поля в проводящем диске 12 и отсутствие потерь от вихревых токов при вращении ротора 1 в осесимметричном магнитном поле, так как напряженность магнитного поля в роторе, в отличие от прототипа, не изменяется во времени.The advantage of the proposed solar magnetic generator is the circular symmetry of the magnetic field in the conductive disk 12 and the absence of eddy current losses during rotation of the rotor 1 in an axisymmetric magnetic field, since the magnetic field strength in the rotor, unlike the prototype, does not change in time.

По сравнению с прототипом солнечный магнитный генератор создает при взаимодействии магнитных полей ротора и статора вращающий момент на валу и вырабатывает электрическую энергию на нагрузке, то есть выполняет функции двигателя и генератора. При вращении проводящего диска 12 между центром и ободом 14 проводящего диска 12 появляется напряжение, которое суммируется с напряжением солнечного модуля при надлежащем выборе полярности полюсов магнитов 9 и 15,полярности напряжения на электрической обмотке и направления вращения. В результате увеличиваются электрическая мощность солнечного магнитного генератора и эффективность преобразования солнечной энергии.Compared with the prototype, a solar magnetic generator generates a torque on the shaft during the interaction of the magnetic fields of the rotor and stator and generates electrical energy at the load, that is, it performs the functions of an engine and a generator. When the conductive disk 12 rotates between the center and the rim 14 of the conductive disk 12, a voltage appears that is added to the voltage of the solar module with the proper choice of the polarity of the poles of the magnets 9 and 15, the voltage polarity of the electrical winding and the direction of rotation. As a result, the electric power of the solar magnetic generator and the conversion efficiency of solar energy increase.

Claims (39)

1. Солнечный магнитный генератор, содержащий ротор с осью вращения с установленным на роторе солнечным модулем с рабочей поверхностью, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью, электрическую обмотку, соединенную с токовыводами солнечного модуля, а также неподвижный постоянный магнит статора, отличающийся тем, что солнечный модуль закреплен тыльной поверхностью осесимметрично через изолирующую прокладку на торце токопроводящей оси ротора, ротор выполнен в виде проводящего диска, закрепленного осесимметрично на оси ротора под солнечным модулем с зазором на расстоянии от тыльной поверхности солнечного модуля, токовывод от тыльной поверхности солнечного модуля соединен c электрической обмоткой в виде беличьей клетки, которая соединена с ободом проводящего диска ротора, основной постоянный магнит статора установлен осесимметрично с зазором под проводящим диском ротора, изолирован от оси ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска ротора, по окружности беличьей клетки солнечного магнитного генератора установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью ротора одноименными полюсами к оси ротора дополнительные постоянные магниты статора, плоскости которых перпендикулярны плоскости основного постоянного магнита статора, один токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к токовыводу на рабочей поверхности в центре солнечного модуля, второй токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к оси вращения ротора, а размеры дополнительных магнитов статора связаны с размерами проводящего диска ротора и расстоянием между ротором и тыльной поверхностью солнечного модуля соотношениями1. A solar magnetic generator comprising a rotor with an axis of rotation with a solar module mounted on the rotor with a working surface on which radiation is incident, and a back surface, an electrical winding connected to the current outputs of the solar module, and a fixed permanent magnet of the stator, characterized in that the solar module is fixed with the back surface axisymmetrically through an insulating gasket on the end face of the rotor conductive axis, the rotor is made in the form of a conductive disk mounted axisymmetrically on the rotor axis d the solar module with a gap at a distance from the rear surface of the solar module, the current output from the back surface of the solar module is connected to an electric winding in the form of a squirrel cage, which is connected to the rim of the conductive disk of the rotor, the main permanent magnet of the stator is mounted axisymmetrically with a gap under the conductive disk of the rotor, insulated from the axis of the rotor and has a surface area commensurate with the area of the conductive disk of the rotor, fixed around the squirrel cage of the solar magnetic generator in the form of a cylinder coaxial with the axis of the rotor by the same poles to the axis of the rotor, additional permanent stator magnets, the planes of which are perpendicular to the plane of the main permanent magnet of the stator, one current output of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact to the current output on the working surface in the center of the solar module, the second current output of the solar magnetic the generator is made in the form of a sliding contact to the axis of rotation of the rotor, and the dimensions of the additional stator magnets are related to the dimensions of the conductive dis and the rotor and the distance between the rotor and the back surface of the solar module by the relations H≥h, мм,H≥h, mm D>d, мм,D> d, mm где H и D - высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets; h - расстояние между проводящим диском ротора и тыльной поверхностью солнечного модуля;h is the distance between the conductive disk of the rotor and the back surface of the solar module; d - диаметр проводящего диска ротора.d is the diameter of the conductive disk of the rotor. 2. Солнечный магнитный генератор по п. 1, отличающийся тем, что проводящий диск ротора выполнен из немагнитного материала, например из алюминия или меди.2. A solar magnetic generator according to claim 1, characterized in that the conductive rotor disk is made of non-magnetic material, for example aluminum or copper. 3. Солнечный магнитный генератор по п. 1, отличающийся тем, что проводящий диск состоит из изолированных криволинейных сегментов, соединенных между собой параллельно на оси и на ободе диска, границы между сегментами выполнены в виде логарифмической золотой спирали с координатами3. The solar magnetic generator according to claim 1, characterized in that the conductive disk consists of isolated curved segments connected together in parallel on the axis and rim of the disk, the boundaries between the segments are made in the form of a logarithmic golden spiral with coordinates
Figure 00000006
,
Figure 00000006
, где r и θ - радиус-вектор и угол радиуса-вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius vector and the angle of the radius vector in the polar coordinate system;
Figure 00000007
– параметр золотого сечения;
Figure 00000007
- parameter of the golden ratio; α – постоянная, определяющая размер спирали и диска,α is a constant that determines the size of the spiral and disk, направления ветвей спирали совпадают с направлением вращения ротора.the directions of the spiral branches coincide with the direction of rotation of the rotor. 4. Солнечный магнитный генератор, содержащий ротор с осью вращения с установленным на роторе солнечным модулем с рабочей поверхностью, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью, электрическую обмотку, соединённую с токовыводами солнечного модуля, а также неподвижный постоянный магнит статора, отличающийся тем, что солнечный модуль закреплён тыльной поверхностью осесимметрично через изолирующую прокладку на торце токопроводящей оси ротора, ротор выполнен в виде проводящего диска, закреплённого осесимметрично на оси ротора под изолирующей прокладкой и солнечным модулем с зазором на расстоянии от изолирующей прокладки на тыльной поверхности солнечного модуля, токовывод от тыльной поверхности солнечного модуля соединён с одним выводом электрической обмотки, выполненной в виде тороидальной катушки на каркасе из электроизоляционного материала и закреплённой под изолирующей прокладкой солнечного модуля осесимметрично на оси ротора, второй вывод электрической обмотки соединён с ободом проводящего диска ротора, основной постоянный магнит статора установлен осесимметрично с зазором под проводящим диском ротора, изолирован от оси ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска ротора, по окружности тороидальной катушки установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью ротора одноимёнными полюсами к оси ротора дополнительные постоянные магниты статора, плоскости которых перпендикулярны плоскости основного постоянного магнита статора, один токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к токовыводу на рабочей поверхности в центре солнечного модуля, второй токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к оси вращения ротора, а размеры дополнительных магнитов статора связаны с размерами тороидальной катушки соотношениями4. A solar magnetic generator comprising a rotor with an axis of rotation with a solar module mounted on the rotor with a working surface on which radiation is incident, and a back surface, an electric winding connected to the current outputs of the solar module, and a fixed permanent magnet of the stator, characterized in that the solar module is fixed to the rear surface axisymmetrically through an insulating gasket on the end face of the rotor conductive axis, the rotor is made in the form of a conductive disk mounted axisymmetrically on the rotor axis with an insulating gasket and the solar module with a gap at a distance from the insulating gasket on the back surface of the solar module, the current output from the back surface of the solar module is connected to one terminal of the electrical winding, made in the form of a toroidal coil on a frame of electrical insulation material and mounted axially symmetrically under the insulating gasket of the solar module on the axis of the rotor, the second terminal of the electrical winding is connected to the rim of the conductive disk of the rotor, the main permanent magnet of the stator is installed axisymmetrically with a gap under the rotor conductive disk, is isolated from the rotor axis and has a surface area commensurate with the rotor drive area, around the circumference of the toroidal coil are mounted stationary in the form of a cylinder coaxial with the rotor axis of the same poles to the rotor axis additional permanent stator magnets whose planes are perpendicular the plane of the main permanent magnet of the stator, one current output of the solar magnetic generator is made in the form of a sliding contact to the current output on the working surface the center of the solar module, the second solar cold end of the magnetic generator is designed as a sliding contact to the rotor rotation axis, and the sizes of the additional stator magnets are connected with the dimensions of the toroidal coil by the relations H≥hk, мм,H≥h k , mm D>dk, мм,D> d k , mm где H и D - высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets; hk – высота тороидальной катушки;h k is the height of the toroidal coil; dk - диаметр тороидальной катушки.d k is the diameter of the toroidal coil. 5. Солнечный магнитный генератор по п. 4, отличающийся тем, что проводящий диск ротора выполнен из немагнитного материала, например из алюминия или меди.5. Solar magnetic generator according to claim 4, characterized in that the rotor conductive disk is made of non-magnetic material, for example aluminum or copper. 6. Солнечный магнитный генератор по п. 4, отличающийся тем, что проводящий диск состоит из изолированных криволинейных сегментов, соединенных между собой параллельно на оси и на ободе диска, границы между сегментами выполнены в виде логарифмической золотой спирали с координатами6. The solar magnetic generator according to claim 4, characterized in that the conductive disk consists of isolated curved segments connected together in parallel on the axis and rim of the disk, the boundaries between the segments are made in the form of a logarithmic golden spiral with coordinates
Figure 00000006
,
Figure 00000006
, где r и θ - радиус-вектор и угол радиуса-вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius vector and the angle of the radius vector in the polar coordinate system;
Figure 00000007
– параметр золотого сечения;
Figure 00000007
- parameter of the golden ratio; α – постоянная, определяющая размер спирали и диска,α is a constant that determines the size of the spiral and disk, направления ветвей спирали совпадают с направлением вращения ротора.the directions of the spiral branches coincide with the direction of rotation of the rotor. 7. Солнечный магнитный генератор, содержащий ротор с осью вращения с установленным на роторе солнечным модулем с рабочей поверхностью, на которую падает излучение, и тыльной поверхностью, электрическую обмотку, соединённую с токовыводами солнечного модуля, а также неподвижный постоянный магнит статора, отличающийся тем, что солнечный модуль закреплён тыльной поверхностью осесимметрично через изолирующую прокладку на торце токопроводящей оси ротора, ротор выполнен в виде проводящего диска, закреплённого осесимметрично на оси ротора под изолирующей прокладкой и солнечным модулем с зазором на расстоянии от изолирующей прокладки на тыльной поверхности солнечного модуля, токовыводы солнечного модуля соединены с нагрузкой и с выводами электрической обмотки, выполненной в виде тороидальной катушки на каркасе из электроизоляционного материала и закреплённой под изолирующей прокладкой солнечного модуля осесимметрично на оси ротора, основной постоянный магнит статора установлен осесимметрично с зазором под проводящим диском ротора, изолирован от оси ротора и имеет площадь поверхности, соизмеримую с площадью проводящего диска ротора, по окружности тороидальной катушки установлены неподвижно в виде цилиндра соосно с осью ротора одноимёнными полюсами к оси ротора дополнительные постоянные магниты статора, плоскости которых перпендикулярны плоскости основного постоянного магнита статора, один токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к ободу проводящего диска ротора, который соединён с нагрузкой и через разделительный диод с токовыводом солнечного модуля и второй токовывод солнечного магнитного генератора выполнен в виде скользящего контакта к оси вращения ротора и соединён с другим выводом нагрузки и со вторым токовыводом солнечного модуля, а размеры дополнительных магнитов статора связаны с размерами тороидальной катушки соотношениями7. A solar magnetic generator comprising a rotor with an axis of rotation with a solar module mounted on the rotor with a working surface on which radiation is incident, and a back surface, an electric winding connected to the current outputs of the solar module, and a fixed permanent magnet of the stator, characterized in that the solar module is fixed to the rear surface axisymmetrically through an insulating gasket on the end face of the rotor conductive axis, the rotor is made in the form of a conductive disk mounted axisymmetrically on the rotor axis with an insulating gasket and a solar module with a gap at a distance from the insulating gasket on the back surface of the solar module, the current outputs of the solar module are connected to the load and to the terminals of the electrical winding, made in the form of a toroidal coil on a frame of insulating material and fixed under the insulating gasket of the solar module axisymmetrically on axis of the rotor, the main permanent magnet of the stator is mounted axisymmetrically with a gap under the conductive disk of the rotor, is isolated from the axis of the rotor and has a surface For the surface commensurate with the area of the rotor conducting disk, around the circumference of the toroidal coil are fixed motionless in the form of a cylinder coaxial with the axis of the rotor by the same poles to the axis of the rotor additional permanent stator magnets, the planes of which are perpendicular to the plane of the main permanent magnet of the stator, one current output of the solar magnetic generator is made in the form a sliding contact to the rim of the rotor conductive disk, which is connected to the load and through a separation diode with the current output of the solar module and oh cold end magnetic solar generator is designed as a sliding contact to the rotor rotation axis and connected to the other terminal of the load and with a second cold end of the solar module, and the size of additional stator magnets are connected with the dimensions of the toroidal coil by the relations H≥hk, мм,H≥h k , mm D>dk, мм,D> d k , mm где H и D - высота и внутренний диаметр цилиндрической поверхности дополнительных постоянных магнитов статора;where H and D are the height and inner diameter of the cylindrical surface of the additional permanent stator magnets; hk – высота тороидальной катушки;h k is the height of the toroidal coil; dk - диаметр тороидальной катушки.d k is the diameter of the toroidal coil. 8. Солнечный магнитный генератор по п. 7, отличающийся тем, что проводящий диск ротора выполнен из немагнитного материала, например из алюминия или меди.8. A solar magnetic generator according to claim 7, characterized in that the conductive rotor disk is made of non-magnetic material, for example aluminum or copper. 9. Солнечный магнитный генератор по п. 7, отличающийся тем, что проводящий диск состоит из изолированных криволинейных сегментов, соединенных между собой параллельно на оси и на ободе диска, границы между сегментами выполнены в виде логарифмической золотой спирали с координатами9. A solar magnetic generator according to claim 7, characterized in that the conductive disk consists of isolated curved segments connected together in parallel on the axis and rim of the disk, the boundaries between the segments are made in the form of a logarithmic golden spiral with coordinates
Figure 00000006
,
Figure 00000006
, где r и θ - радиус-вектор и угол радиуса-вектора в полярной системе координат;where r and θ are the radius vector and the angle of the radius vector in the polar coordinate system;
Figure 00000007
- параметр золотого сечения;
Figure 00000007
- parameter of the golden ratio; α – постоянная, определяющая размер спирали и диска,α is a constant that determines the size of the spiral and disk, направления ветвей спирали совпадают с направлением вращения ротора. the directions of the spiral branches coincide with the direction of rotation of the rotor.
RU2019111859A 2019-04-19 2019-04-19 Solar magnetic generator (versions) RU2713465C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111859A RU2713465C1 (en) 2019-04-19 2019-04-19 Solar magnetic generator (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111859A RU2713465C1 (en) 2019-04-19 2019-04-19 Solar magnetic generator (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713465C1 true RU2713465C1 (en) 2020-02-05

Family

ID=69625408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111859A RU2713465C1 (en) 2019-04-19 2019-04-19 Solar magnetic generator (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713465C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005076565A (en) * 2003-09-02 2005-03-24 Taiyoko Kenkyusho:Kk Hybrid power generator by combination of solar heat and wind power
CN101728921A (en) * 2008-10-20 2010-06-09 昆山恒辉新能源有限公司 Solar magnetic power device
WO2011044144A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-14 Alex Battaglia Solar electric generator
RU2455583C2 (en) * 2010-09-22 2012-07-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Solar magnetohydrodynamic thermal power plant
CN104100458A (en) * 2013-04-07 2014-10-15 罗才德 Solar energy and wind energy magnetic levitation generator
RU2643522C1 (en) * 2016-11-15 2018-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Hybrid wind-solar generator
RU2684638C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-11 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Strebkov solar magnetic engine (versions)

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005076565A (en) * 2003-09-02 2005-03-24 Taiyoko Kenkyusho:Kk Hybrid power generator by combination of solar heat and wind power
CN101728921A (en) * 2008-10-20 2010-06-09 昆山恒辉新能源有限公司 Solar magnetic power device
WO2011044144A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-14 Alex Battaglia Solar electric generator
US20120204564A1 (en) * 2009-10-05 2012-08-16 Alex Battaglia Solar electric generator
RU2455583C2 (en) * 2010-09-22 2012-07-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Solar magnetohydrodynamic thermal power plant
CN104100458A (en) * 2013-04-07 2014-10-15 罗才德 Solar energy and wind energy magnetic levitation generator
RU2643522C1 (en) * 2016-11-15 2018-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Hybrid wind-solar generator
RU2684638C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-11 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Strebkov solar magnetic engine (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2684638C1 (en) Strebkov solar magnetic engine (versions)
CN105245073A (en) Stator permanent-magnetic doubly salient disc-type motor
RU2391761C1 (en) Commutator-free dc motor
CN109716621B (en) Complementary unidirectional magnetic rotor/stator assembly pair
US4982128A (en) Double air gap alternator
US3204165A (en) Self-commutating direct current electric motor
RU2713465C1 (en) Solar magnetic generator (versions)
KR102081455B1 (en) DC generator utilizing of a multi-circuit brush
RU2707963C1 (en) Three-input two-dimensional wind-solar axial-radial electric machine-generator
RU2726153C1 (en) Brushless motor generator
RU2700588C1 (en) Solar magnetic generator of stubble (versions)
RU2633377C1 (en) Hybrid electric machine-generator
RU80902U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR WITH PHOTOELECTRIC DRIVE (OPTIONS)
RU2748108C1 (en) Solar electromagnetic motor (options)
Petru et al. Experimental stand for the study of a three-phase synchronous generator with permanent super magnets
RU2751789C1 (en) Solar electromagnetic motor (options)
CN221081015U (en) Axial magnetic field single-phase ac permanent-magnet brushless motor
RU2130679C1 (en) Permanent-magnet ac generator
RU2773047C1 (en) Generator with double-circuit stator winding and ring additional fixed electromagnetic circuit
RU203771U1 (en) Reversible generator
CN218976422U (en) Radial magnetic field single-phase alternating-current permanent magnet brushless motor
RU2396678C1 (en) Unipolar machine with cylindrical rotor without sliding contacts
RU2688213C1 (en) Two-input two-rotor wind-solar generator
RU60807U1 (en) CONTACTLESS COMPRESSION GENERATOR
JP2004521589A (en) Linear stepper motor, magnetizing device and method