UA12611U

UA12611U - Induction wind heat generator

Info

Publication number: UA12611U
Application number: UAU200508134U
Authority: UA
Inventors: Viktor Yakovych Zharkov
Original assignee: Tavria State Agrotech Acad
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2006-02-15

Abstract

The induction wind heat generator has windmill with outlet shaft and induction transformer placed to the tank with heat-accumulation fluid, as movable and fixed cylindrical coaxial magnetic conductors placed with gap, with long teeth in neighboring surfaces parallel to the common axis of the magnetic conductors, and circular induction winding excited with direct current, placed in circular groove at the inner surface of fixed magnetic conductor in plane normal to the common axis of the magnetic conductors, dividing into halves the teeth. The movable magnetic conductor is placed inside the hollow fixed magnetic conductor with possibility of rotation in bearings fixed in bearing screens made of non-magnetic material and connected to the shaft of the windmill. The fixed magnetic conductor is made of two equal parts adjusted in circular groove. One part of the fixed magnetic conductor is turned with respect to the other part of the fixed magnetic conductor by half of teeth pinch.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Пропонована корисна модель відноситься до індукційних нагрівних пристроїв, призначених для перетворення 2 механічної енергії в теплову.The proposed useful model refers to induction heating devices designed to convert 2 mechanical energy into thermal energy.

Відомий індукційний перетворювач вітрової енергії в теплову (Патент 771 Україна МПКО РГОЗО 7/06. Опубл. вThe famous induction converter of wind energy into thermal energy (Patent 771 Ukraine MPKO RGOZO 7/06. Published in

Бюл Мо2, 2001р.), що містить індуктор в вигляді індукційної обмотки збудженої постійним струмом, розташованої на нерухомому магнітопроводі, і рухомий магнітопровід, зв'язаний з валом вітродвигуна, що обертається, магнітопроводи установлені співвісно зазором між прилеглими торцями, поміщені в резервуар з то теплоакумулюючою рідиною, в прилеглих торцях магнітопроводів утворені зубці.Byul Mo2, 2001), which contains an inductor in the form of an induction winding excited by a direct current, located on a stationary magnetic wire, and a moving magnetic wire connected to the shaft of a rotating wind motor, the magnetic wires are installed coaxially with a gap between adjacent ends, placed in a tank with heat-accumulating liquid, teeth are formed in the adjacent ends of the magnetic conductors.

Недолік відомого пристрою є його низька надійність, обумовлена паралельним розташуванням плоских магнітопроводів, між зубчастими поверхнями яких виникає пульсуюча сила, в результаті чого виникає динамічне навантаження, що призводить до передчасного пошкодження пристрою.The disadvantage of the known device is its low reliability, due to the parallel arrangement of flat magnetic conductors, between the toothed surfaces of which a pulsating force occurs, resulting in a dynamic load that leads to premature damage to the device.

Найбільш близьким за технічною сутністю до описаної корисної моделі вибрано індукційну то вітротеплогенераторну установку (Патент 6070 Україна, МПК" ГОЗО 7/06. Опубл. в Бюл. Мо4, 2005р.), що містить вітродвигун з вихідним валом і індукційний перетворювач, поміщений в резервуар з теплоакумулюючою рідиною, в вигляді коаксіальних магнітопроводів, розташованих з зазором, з повздовжніми зубцями в прилеглих поверхнях, паралельними спільній вісі магнітопроводів, і кільцевої індукційної обмотки, збудженої постійним гр струмом, розташованої в кільцевій канавці на внутрішній поверхні нерухомого магнітопроводу в площині, перпендикулярній спільній вісі магнітопроводів, що ділить його зубці навпіл, рухомий магнітопровід розташований всередині порожнистого нерухомого магнітопроводу з можливістю обертання в підшипниках, які закріплені в підшипникових щитах з немагнітного матеріалу, і зв'язаний з валом вітродвигуна.The closest in terms of technical essence to the described useful model was the induction wind heat generator unit (Patent 6070 Ukraine, MPK" GOZO 7/06. Published in Byul. Mo4, 2005), which contains a wind engine with an output shaft and an induction converter placed in a tank with a heat-accumulating liquid, in the form of coaxial magnetic conductors located with a gap, with longitudinal teeth in the adjacent surfaces, parallel to the common axis of the magnetic conductors, and an annular induction winding, excited by a constant gr current, located in an annular groove on the inner surface of the stationary magnetic conductor in a plane perpendicular to the common axis of magnetic conductors dividing its teeth in half, the moving magnetic conductor is located inside a hollow stationary magnetic conductor with the possibility of rotation in bearings that are fixed in bearing shields made of non-magnetic material, and is connected to the shaft of the wind turbine.

Недолік відомого пристрою є його низька надійність із-за можливого пошкодження ізоляції кільцевої обмотки дв при її установці в середину порожнистого нерухомого магнітопроводу і наступного пробою ізоляції змінною складовою ЕРС самоіндукції в обмотці. -The disadvantage of the known device is its low reliability due to the possible damage to the insulation of the ring winding dv when it is installed in the middle of a hollow fixed magnetic circuit and the subsequent breakdown of the insulation by the variable component of the EMF of the self-induction in the winding. -

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності індукційного вітротеплогенератора з коаксіальними магнітопроводами, в якому за рахунок виконання нерухомого циліндричного магнітопроводу із двох рівних частин, припасованих по кільцевій канавці, забезпечується зручність монтажу кільцевої обмотки і «- зр усувається можливість пошкодження ізоляції при цьому, а провернення однієї частини нерухомого магнітопроводу відносно іншої частини на половину зубчастого кроку робить сумарний магнітний потікіндуктора незмінним, що виключає можливість виникнення в індукційній обмотці ЕРС самоіндукції і пробою Її ізоляції. сThe basis of the useful model is the task of increasing the reliability of the induction wind heat generator with coaxial magnetic conductors, in which, due to the execution of a fixed cylindrical magnetic conductor from two equal parts, fitted along the annular groove, the convenience of mounting the annular winding is ensured and "- the possibility of insulation damage is eliminated at the same time, and the verification of one part of the fixed magnetic conductor relative to the other part by half the gear pitch makes the total magnetic flux of the inductor unchanged, which excludes the possibility of EMF of self-induction and breakdown of its insulation in the induction winding. with

Поставлена задача вирішується тим, що індукційний вітротеплогенератор з коаксіальними магнітопроводами, що містить вітродвигун з вихідним валом і індукційний перетворювач, поміщений в резервуар з СМ зв / Теплоакумулюючою рідиною, в вигляді рухомого та нерухомого циліндричних коаксіальних магнітопроводів, «- розташованих з зазором, з повздовжніми зубцями в прилеглих поверхнях, паралельними спільній вісі магнітопроводів, і кільцевої індукційної обмотки, збудженої постійним струмом, розташованої в кільцевій канавці на внутрішній поверхні порожнистого нерухомого магнітопроводу в площині, перпендикулярній спільній вісі магнітопроводів, що ділить його зубці навпіл, рухомий магнітопровід розташований всередині порожнистого « 0 нерухомого магнітопроводу з можливістю обертання в підшипниках, які закріплені в підшипникових щитах з -о немагнітного матеріалу, і зв'язаний з валом вітродвигуна, згідно корисної моделі нерухомий магнітопровід с виконаний із двох рівних частин, припасованих по кільцевій канавці, причому одна частина нерухомого :з» магнітопроводу провернута відносно іншої частини нерухомого магнітопроводу на половину зубчастого кроку.The task is solved by the fact that the induction wind heat generator with coaxial magnetic wires, which contains a wind motor with an output shaft and an induction converter, placed in a tank with SM with / Heat-accumulating liquid, in the form of movable and stationary cylindrical coaxial magnetic wires, "- located with a gap, with longitudinal teeth in the adjacent surfaces, parallel to the common axis of the magnetic conductors, and the annular induction winding, excited by a direct current, located in the annular groove on the inner surface of the hollow fixed magnetic conductor in a plane perpendicular to the common axis of the magnetic conductors, which divides its teeth in half, the moving magnetic conductor is located inside the hollow « 0 stationary magnetic wire with the possibility of rotation in bearings, which are fixed in bearing shields made of non-magnetic material, and connected to the shaft of the wind engine, according to the useful model, the fixed magnetic wire c is made of two equal parts, fitted in an annular and grooves, and one part of the stationary "z" magnetic circuit is turned relative to the other part of the stationary magnetic circuit by half a gear step.

Особливість корисної моделі в тому, що виконання нерухомого циліндричного магнітопроводу із двох рівних частин, припасованих по кільцевій канавці, забезпечує зручність монтажу кільцевої обмотки, в результаті чого - усувається можливість її пошкодження при цьому, виконання частин нерухомого циліндричного магнітопроводу рівними забезпечує рівномірне виділення тепла у всьому об'ємі нерухомого магнітопроводу, а провернення іме) однієї частини магнітопроводу відносно іншої частини на половину зубчастого кроку робить сумарний магнітний о потік індуктора незмінним, що усуває можливість виникнення в індукційній обмотці ЕРС самоіндукції і 5р перенапруги, її перегрів Її пошкодження при цьому. - Таким чином, запропонована корисна модель забезпечує підвищення надійності роботи за рахунок ще виконання нерухомого циліндричного магнітопроводу із двох рівних частин, провернутих одна відносно іншої на величину половини зубчастого кроку.The peculiarity of the useful model is that the execution of the fixed cylindrical magnetic conductor from two equal parts, fitted along the ring groove, ensures the convenience of mounting the ring winding, as a result of which - the possibility of its damage is eliminated, while the execution of the parts of the fixed cylindrical magnetic conductor equal ensures uniform heat release throughout the volume of the fixed magnetic conductor, and the rotation of one part of the magnetic conductor relative to the other part by half a gear pitch makes the total magnetic flux of the inductor unchanged, which eliminates the possibility of EMF self-induction and 5r overvoltage in the induction winding, its overheating and its damage at the same time. - Thus, the proposed useful model provides an increase in the reliability of work due to the implementation of a stationary cylindrical magnetic circuit from two equal parts, rotated relative to each other by half of the gear pitch.

Технічна сутність і принцип дії запропонованого індукційного вітротеплогенератора з коаксіальними магнітопроводами пояснюється графічним матеріалом: на Фіг.1, 2 подано загальний вигляд індукційного вітротеплогенератора з коаксіальними магнітопроводами; на Фіг.3, 4 - розподіл магнітної індукції в зазорі між с зубцями магнітопроводів.The technical essence and principle of operation of the proposed induction wind heat generator with coaxial magnetic wires is explained by graphic material: Fig. 1, 2 shows the general view of the induction wind heat generator with coaxial magnetic wires; in Fig. 3, 4 - the distribution of magnetic induction in the gap between the teeth of the magnetic conductors.

Індукційний вітротеплогенератор з коаксіальними магнітопроводами містить вітродвигун 1 з вихідним валом 2, індукційний перетворювач 3, поміщений в резервуар 4 з теплоакумулюючою рідиною 5, в вигляді рухомого 6 бр Та порожнистого нерухомого 7 магнітопроводів, розташованих співвісно з радіальним зазором 8, з зубчастою будовою прилеглих поверхонь з постійним кроком, і кільцевої індукційної обмотки 9, розташованої в кільцевій канавці 10 на порожнистому нерухомому магнітопроводі 7, який складається з верхньої 11 і нижньої 12 частин, припасованих по кільцевій канавці 10, і провернутих одна відносно іншої на половину зубчастого кроку 13, рухомий магнітопровід 6 зв'язаний з валом 2 вітродвигуна 1. ве Магнітпроводи 6, 7 виготовлені в формі коаксіальних циліндрів, рухомий магнітопровід 6 розташований всередині порожнистого нерухомого магнітопроводу 7 з можливістю обертання в підшипниках 14, 15 які закріплені в підшипникових щитах 16, 17 з немагнітного матеріалу. Повздовжні зубці 17 рухомого магнітопроводу 6 утворені повздовжніми пазами 19, а зубці 20, 21 нерухомого магнітопроводу 7 утворені повздовжніми пазами 22, 23 з постійним кроком, розташовані на зовнішній поверхні рухомого 6 і внутрішній поверхні нерухомого 7 магнітопроводів паралельно спільній вісі магнітопроводів б, 7, а кільцева індукційна обмотка 9 збуджена постійним струмом. Індукційний перетворювач З закріплено в резервуарі 4 на опорах 24 з немагнітного матеріалу.The induction wind heat generator with coaxial magnetic conductors contains a wind motor 1 with an output shaft 2, an induction converter 3, placed in a tank 4 with a heat-accumulating liquid 5, in the form of a moving 6 br and a hollow stationary 7 magnetic conductors, located coaxially with a radial gap 8, with a toothed structure of adjacent surfaces with with a constant pitch, and the ring induction winding 9, located in the ring groove 10 on the hollow fixed magnet wire 7, which consists of the upper 11 and lower 12 parts fitted along the ring groove 10, and rotated relative to each other by half the gear pitch 13, the movable magnet wire 6 connected to the shaft 2 of the wind motor 1. ve Magnetic conductors 6, 7 are made in the form of coaxial cylinders, the movable magnetic conductor 6 is located inside a hollow stationary magnetic conductor 7 with the possibility of rotation in bearings 14, 15 which are fixed in bearing shields 16, 17 of non-magnetic material. Longitudinal teeth 17 of the movable magnetic conductor 6 are formed by longitudinal grooves 19, and teeth 20, 21 of the stationary magnetic conductor 7 are formed by longitudinal grooves 22, 23 with a constant pitch, located on the outer surface of the movable 6 and the inner surface of the stationary 7 magnetic conductors parallel to the common axis of the magnetic conductors b, 7, and ring induction winding 9 is excited by direct current. The induction converter C is fixed in the tank 4 on supports 24 of non-magnetic material.

Пристрій працює таким чином. За рахунок енергії вітру вал 2 вітродвигуна 1, а разом з ним і рухомий магнітопровід 6 обертаються. Зубці 18 рухомого магнітопроводу 6 і зубці 20, 21 нерухомого магнітопроводу 7 /о намагнічуються магнітним полем збудження в одному напрямі одночасно. Із-за зубчастої будови прилеглих поверхонь магнітопроводів 6, 7 магнітний потік, що замикається через них, не буде розподілятися рівномірно.The device works like this. Due to the energy of the wind, the shaft 2 of the wind engine 1, and together with it, the moving magnet wire 6 rotate. The teeth 18 of the moving magnetic circuit 6 and the teeth 20, 21 of the stationary magnetic circuit 7 /o are magnetized by the magnetic excitation field in one direction at the same time. Due to the jagged structure of the adjacent surfaces of the magnetic conductors 6, 7, the magnetic flux closing through them will not be evenly distributed.

Більша його частина проходитиме через ділянки, де зубець 18 рухомого магнітопроводу 6 розташується під зубцем 20 або 21 нерухомого магнітопроводу 7, а найменша - на ділянці, де зубець 18 рухомого магнітопроводу 6 розташується під пазом 22 або 23 нерухомого магнітопроводу 7. При цьому між зубцями 18 і 20, 21 змінюється /5 Зазор 8, а отже і магнітна індукція в ньому. В результаті цього крива 25 розподілу магнітної індукції в зазорі 8 між зубцями 18 і 20, 21 набуде пилковидного характеру і матиме вигляд, поданий на Фіг.4.Its greater part will pass through the areas where the tooth 18 of the moving magnet wire 6 is located under the tooth 20 or 21 of the fixed magnet wire 7, and the smallest - in the area where the tooth 18 of the movable magnetic wire 6 is located under the groove 22 or 23 of the fixed magnet wire 7. At the same time, between the teeth 18 and 20, 21 changes /5 Gap 8, and therefore the magnetic induction in it. As a result, the curve 25 of the distribution of the magnetic induction in the gap 8 between the teeth 18 and 20, 21 will acquire a sawtooth character and will have the form shown in Fig.4.

Із-за провернення верхньої частини 11 нерухомого магнітопроводу 7 відносно нижньої частини 12 на половину зубчастого кроку 13 сумарний магнітний потік буде залишатися незмінним, тому що в кожен момент часу незмінним буде залишатися шлях для його замикання: всі зубці 18 рухомого магнітопроводу 6 і зубці 20 2о верхньої частини 11 або зубці 21 нижньої частини 12 нерухомого магнітопроводу 7.Due to the rotation of the upper part 11 of the stationary magnetic circuit 7 relative to the lower part 12 by half of the gear step 13, the total magnetic flux will remain unchanged, because at each moment of time the path for its closure will remain unchanged: all teeth 18 of the movable magnetic circuit 6 and teeth 20 2o of the upper part 11 or the teeth 21 of the lower part 12 of the fixed magnetic circuit 7.

Для даного моменту часу в зазорі 8 під зубцем 20 верхньої частини 11 нерухомого магнітопроводу 7 індукція має максимальне значення В 5,а4у: При обертанні рухомого магнітопроводу б, коли над його зубцем 18 розташується паз 22 або 23 нерухомого магнітопроводу 7, індукція зменшиться до В 5дід. Індукція під зубцем 21 нижньої частини 12 нерухомого магнітопроводу 7 буде змінюватися за таким же законом з запізненням на половину зубчастого кроку 13. Таким чином, при обертанні рухомого магнітопроводу б, жорстко зв'язаного з З валом 2 вітродвигуна 1, що обертається за рахунок енергії вітру, індукція в зазорі 8 пульсує, не змінюючи знаку від Вблах ДО Вордіп- Її можна представити в вигляді двох складових: змінної з амплітудоюFor a given moment of time in the gap 8 under the tooth 20 of the upper part 11 of the fixed magnet wire 7, the induction has a maximum value of V 5,a4y: During the rotation of the movable magnetic wire b, when the groove 22 or 23 of the fixed magnet wire 7 is located above its tooth 18, the induction will decrease to V 5 . The induction under the tooth 21 of the lower part 12 of the fixed magnet wire 7 will change according to the same law with a delay of half the gear pitch 13. Thus, during the rotation of the movable magnet wire b, rigidly connected to the Z shaft 2 of the wind motor 1, which rotates due to wind energy , the induction in the gap 8 pulsates without changing the sign from Vblakh TO Vordip- It can be represented in the form of two components: a variable with an amplitude

В5.-0,5(Вблах"Вотіп) -- і постійної, рівній -B5.-0.5(Vblakh"Votip) -- and constant, equal -

В5--0,5(Вб лах "Вбтіп)B5--0.5 (Vb lah "Vbtip)

Змінна складова магнітного поля індукує в магнітопроводах 6, 7 е.р.с. і вихрові струми частотою (Се) 22 сч де 2 - кількість зубців на рухомому магнітопроводі; 3о п - частота обертання рухомого магнітопроводу, с". --The variable component of the magnetic field induces 6, 7 e.r.s. and eddy currents with a frequency (Ce) of 22 hours where 2 is the number of teeth on the moving magnetic circuit; 3o p - frequency of rotation of the moving magnetic circuit, s". --

Вихрові струми за законом Джоуля-Ленца нагрівають омагнітопроводи б, 7 а ті нагріватимуть теплоакумулюючу рідину 5 в резервуарі 4, яка може використовуватися для обігріву споруд, парників та теплиць.Eddy currents according to the Joule-Lenz law heat the magnetoconductors b, 7 and they will heat the heat-accumulating liquid 5 in the reservoir 4, which can be used for heating buildings, greenhouses and greenhouses.

Постійна складова магнітного потоку ніяких ЕРС не індукує, тому ця частина магнітного потоку не приймає « участі в перетворенні енергії вітру в теплову. Виконання підшипникових щитів 16, 17 і опор 24 із немагнітного матеріалу виключає можливість шунтування магнітного потоку через них. З сThe permanent component of the magnetic flux does not induce any EMF, therefore this part of the magnetic flux does not take part in the transformation of wind energy into thermal energy. Making bearing shields 16, 17 and supports 24 from non-magnetic material excludes the possibility of shunting the magnetic flux through them. From the village

Claims

;" Formula of the invention 45 Induction wind heat generator, containing a wind motor with an output shaft and an induction converter, - placed in a tank with a heat-accumulating liquid, in the form of a movable and stationary cylindrical of coaxial magnetic conductors, located with a gap, with longitudinal teeth in the adjacent surfaces, parallel to the common axis of the magnetic conductors, and an annular induction winding excited by a direct current (22) located in an annular groove on the inner surface of a fixed magnet wire in a plane perpendicular -l3 20 to the common axis of the magnetic wires, which divides its teeth in half, the movable magnetic wire is located inside a hollow fixed magnet wire with the possibility of rotation in bearings , which are fixed in bearing-Z shields made of non-magnetic material, and connected to the shaft of the wind engine, which is characterized by the fact that the fixed magnet wire is made of two equal parts fitted along the annular groove, and one part of the fixed magnet wire is twisted and relative to the other part of the stationary magnetic circuit by half of the gear pitch. p. 60 b5