UA153466U - Екологічна електрогенераторна установка - Google Patents

Abstract

Екологічна електрогенераторна установка містить електромагнітний двигун, електрогенератор, акумуляторну батарею, трансформатор та випрямляч. Електромагнітний двигун жорстко закріплений на одному валу з електрогенератором, електромагнітний двигун містить ротор з рівномірно розташованими по колу під кутом 30° відносно осі N однойменно направленими неодимовими магнітами. Статор двигуна містить М електромагнітних котушок, рівномірно розташованих по колу під тим самим кутом 30° відносно осі, виконаних з можливістю утворення однойменних до магнітів полюсів, при цьому N≥M.

Description

Корисна модель належить до галузі електротехніки, а саме до електрогенераторних установок і може знайти застосування в різних галузях промисловості, де застосовуються електроприводи з електромагнітними двигунами, а разом з відомими електрогенераторами може використовуватися в автономних джерелах електроенергії та/або механічної енергії обертального руху.

Відомий безконтактний електромагнітний двигун малої потужності, призначений для приводу стрічкопротягувальних механізмів касетних магнітофонів, що складається з безконтактного двигуна змінного струму з якірними обмотками, розташованими на шихтованому статорі, постійного магніту збудження на роторі і напівпровідникового комутатора, що здійснює комутацію струму в якірних обмотках за допомогою датчика положення ротора, що конструктивно входить до складу двигуна, на вхід комутатора подається напруга живлення, а його вихід підключений до якірних обмоток (Хрущев В.В. Злектрические машиньі систем автоматики. - П.: Знергоатомиздат, 1985. - с. 144, рис. 6-10).

Відомий електромагнітний двигун, що складається принаймні з чотирьох електромагнітів, які закріплені на однаковій відстані на статорі Кожен електромагніт має не менше двох сердечників, що зібрані з листів електротехнічної сталі та одну котушку, яка розміщена на сердечнику, з не менш ніж трьома витками проводу однакової довжини в кожній котушці. Кінці котушок електромагніту поєднані між собою послідовно та паралельно через діоди з резисторами, що залежні від напруги, та далі з резисторами. Електромагніти поєднані в паралельні групи та мають по одному світловому тиристору на вході та виході джерела живлення. Електродвигун також має вісім пар якорів, які закріплені на дисках та утворюють ротор. Електродвигун також має світловипромінювачі зі світловодами, які встановлені на статорі, тиристори, що фотоактивуються, які встановлені на торцевих кришках статора.

Технічний результат від застосування розробки - зменшення енергії, що витрачається (патент

Ви Ме25720401|.

Також, відомим є пристрій, який містить корпус, стаціонарний та рухливий магнітні вузли, що виконані у вигляді кілець. Магніти у зборках рознесені та розміщені в послідовній черзі їхніх полюсів. Крім того, пристрій має привід, який пов'язаний з рухливим магнітним блоком, а також вузли відбору потужності, в тому числі вал відбору потужності, що встановлений в корпусі, та

Зо феромагнітні елементи, які призначені для примусової взаємодії з магнітами стаціонарних та рухливих агрегатів та вал відбору потужності. Технічний результат від застосування - зниження втрат потужності |патент РО 21457641).

Відомі магнітотеплові двигуни Ш.М. Алієва ("Доклади Академії Наук РФ", 2009 р., том 424, Мо

З, сб. 329-33|Ї. Двигун складається зі статора у вигляді прямого постійного магніту з сегментованими полюсними наконечниками. На валу з центральним отвором встановлено ротор, який зібрано з термомагнітних кілець у вигляді радіатора. Система нагріву ротора складається з направляючих патрубків для подачі гарячого повітря від сонячного колектора.

Другі патрубки відводять відпрацьоване повітря з зони нагріву через центральний отвір в валу знову до сонячного колектора для регенерації тепла. Краї полюсних наконечників, розміщених в зонах нагріву, виконано у вигляді "гребінця", між зубцями якого можуть обертатися кільця ротора. Система охолодження містить вентилятори, які встановлено на полюсних наконечниках і які приводяться в обертання від ротора за допомогою бокових передаточних механізмів або окремими малогабаритними електродвигунами. Ротор виготовляється із термомагнітного сплаву Ре-Мі-Сї з температурою Кюрі ТС, нижчою за температуру повітря, яке подається від сонячного колектора. Потоки гарячого повітря з температурою Т»ТсС від сонячного колектора, надходячи в ротор в іонах нагріву, переводять ділянки ротора між кільцями з феромагнітного стану в парамагнітний. При цьому на кільцях ротора, на межі феромагнетик-парамагнетик, розміщених проти зубців полюсних наконечників, індукуються магнітні полюси протилежної полярності відносно полюсних наконечників. Полюси, що виникли на роторі в результаті індукції статора, починають притягуватись до зубців полюсних наконечників. Ротор повертається.

Перехід ділянок ротора з парамагнітного стану до феромагнітного відбувається після проходження областей полюсних наконечників, охолоджуваних потоками повітря, які створюються вентиляторами, і ротор повертається далі. Магнітотепловий цикл аналогічний до магнітного двигуна за патентом 2006675 ВИ, де як робоче тіло використовується феромагнітна рідина, яка проходить через соленоїд, в якому здійснюється нагрів робочого тіла, такий самий, як і розглянутий вище.

Недоліками зазначених магнітотеплових двигунів є: - для обертання ротора і роботи магнітного двигуна необхідно залучати додаткову теплову енергію від зовнішніх джерел енергії, що значно зменшує ефективність двигуна;

- теплові процеси нагріву і охолодження досить інерційні, здійснюються повільно, а швидкість обертання ротора у прямо залежить від швидкості нагріву і охолодження, що також знижує ефективність розробок; - на обертання вентиляторів для охолоджуючих потоків повітря також витрачається енергія, це знижує ефективність вказаних аналогів.

Зазначені недоліки були вирішені у патенті ША56173. Магнітний двигун, що містить постійні магніти в статорі і роторі, особливістю якого є те, що в магнітному зазорі між статором з нерухомих постійних магнітів та магнітним ротором розміщується рухомий екран-підсилювач поля статора, який приводиться в обертання малогабаритним електродвигуном малої потужності (10-15 95 потужності магнітного двигуна) або обертається планетарним редуктором чи варіатором.

Відомим є патент ОА78411, в якому розкритий електромагнітний двигун, що містить ротор з рівномірно і радіально розташованими по колу постійними магнітами і статор, який додатково має 4М поляризованих електромагніти, що розташовані на статорі радіально і рівномірно по колу, число постійних магнітів ротора складає 2М, кожний з поляризованих електромагнітів статора містить магнітопровід з двома паралельними гілками, до торців магнітопроводу примикає підковоподібний постійний магніт, однойменні полюси постійних магнітів ротора і постійних магнітів поляризованих електромагнітів статора обернені один до одного, на одній гілці магнітопроводу, що не має повітряного зазору, розташована робоча обмотка електромагніта, на іншій, що має повітряний зазор, - полюсні наконечники з компенсаційними обмотками, у повітряних зазорах полюсних наконечників розміщений ротор, постійні магніти ротора виконані у вигляді тонких пластин з рідкісноземельних матеріалів і намагнічені аксіально, робочі і компенсаційні обмотки статора з'єднані за чотирифазною схемою і підключені до комутатора. Використання в статорі поляризованих електромагнітів з паралельними магнітними ланцюгами забезпечує підсумовування однакових за величиною і на зустріч спрямованих магнітних потоків постійних магнітів та електромагнітів у полюсних наконечниках статора. Використання в роторі постійних магнітів з рідкоземельних матеріалів дозволяє зменшити їхню товщину, що приводить до зменшення величини робочого повітряного зазору між полюсними наконечниками статора і тим самим сприяє збільшенню магнітного

Зо потоку на статорі. Пропоновані зміни в конструкції двигуна дозволяють збільшити сили взаємодії між магнітними потоками статора і ротора, що компенсує електромагнітні втрати, властиві електродвигунам, і приводить до збільшення ККД.

Відомим є винахід М/00152390, який розкриває двигун-генератор з постійним зворотним електромагнітним полем (ЕМП) і спосіб, що використовує процес повторного калібрування для уловлювання доступної електромагнітної енергії в системі. Пристрій складається з ротора з магнітами однакової полярності; колесо синхронізації у поєднанні з магнітним напівпровідниковим датчиком Холла; і статор, що складається з двох стрижнів, з'єднаних постійним магнітом з полюсними намагніченими наконечниками на одному кінці кожного стрижня. Існують вхідна та вихідна котушки, створені шляхом обмотки кожного стрижня провідним матеріалом, наприклад мідним дротом.

Енергія з вихідних котушок передається на рекупераційний випрямляч чи діод. Магніти ротора, розташованого на валу разом із синхронізуючим колесом, стикаються з намагніченими полюсними наконечниками двох стрижнів. Двигун працює у вигляді процесу перекалібрування, тобто, поля потоку, створювані котушками, руйнуються через реверсування магнітного поля в полюсних намагнічених наконечниках, що дозволяє вловлювати доступну енергію зворотного електромагнітного поля. Додаткова доступна енергія може бути захоплена та використана для перезаряджання батареї та/або відправлена в іншому напрямку для використання як робота. Як альтернатива наявна енергія зворотної ЕМП може розсіюватися в системі.

З патентної заявки М/О2021237272 відома система вловлювання залишкової енергії, яка заощаджена в електричній котушці. Система містить вхідний ланцюг, що виконаний з можливістю подання енергії зворотного електромагнітного поля від електричної котушки до схеми накопичення енергії, коли електрична котушка відключена від джерела живлення приводу; схему накопичення енергії, яка має відповідну конфігурацію. Також система містить схему перемикання, що виконана з можливістю вибіркового виводу енергії, яка зберігається в схемі накопичення енергії. Також до системи входить блок управління, що має конфігурацію для порівняння рівня накопиченої напруги схеми накопичення енергії з пороговою напругою. Коли рівень накопиченої напруги вище порогової напруги, відбувається перемикання для виводу частини енергії що заощаджена в схемі накопичення енергії до джерела живлення, що перезаряджається.

Відомий автономний магнітоелектричний генератор, що містить статор, ротор з постійними магнітами, що включає вал, і колектор, де статор виконаний з обмоткою збудження, розташованою на постійних магнітах, встановлених всередині обмотки статора, обмотки закритого магнітним екраном, ротор являє собою жорстко закріплені на телескопічному значенні радіально розташовані сердечники з обмоткою і встановленими на їх кінцях постійними магнітами різних розмірів напівкруглої форми, які спрямовані однойменними полюсами назустріч полюсам статорних магнітів, зворотно-поступове переміщення ротора здійснюється механізмом переміщення, закріпленим на рухомій рамі. Застосування автономного магнітоелектричного генератора дозволяє підвищити ефективність генератора та його ККД.

Відомі розробки покращують роботу електродвигунів, збільшують їх коефіцієнт корисної дії, частково заощаджують енергетичні та економічні витрати на одержання електричної енергії.

Однак, це дуже мізерні величини, які суттєво не впливають на зменшення потреб в електроенергії та на загальну екологічну ситуацію в світі, або навіть в конкретних регіонах. Крім того, всі відомі конструктивні рішення потребують постійного незалежного джерела енергії.

Задача корисної моделі полягає у створенні екологічної електрогенераторної установки без використання додаткового джерела енергії, що забезпечить з мінімальними витратами одержати максимальну кількість необхідної електроенергії.

Технічним результатом корисної моделі є підвищення енергетичної ефективності вироблення електроенергії шляхом підвищення надійності роботи електрогенераторної установки, спрощення конструктивного рішення, збільшення ККД.

Поставлена задача вирішується тим, що екологічна електрогенераторна установка, яка складається з електромагнітного двигуна, електрогенератора, акумуляторної батареї, трансформатора та випрямляча, згідно з корисною моделлю, електромагнітний двигун жорстко закріплений на одному валу з електрогенератором, електромагнітний двигун містить ротор з М рівномірно розташованими по колу під кутом 30" відносно осі однойменно направленими неодимовими магнітами, статор двигуна містить М електромагнітних котушок, рівномірно розташованих по колу під тим самим кутом 30" відносно осі, виконаних з можливістю утворення однойменних до магнітів полюсів, при цьому ММ.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 - представлена схема

Зо розташування постійних магнітів та електромагнітних котушок на роторі і статорі електромагнітного двигуна, на фіг. 2 - схема пропонованої екологічної електрогенераторної установки, фіг. З - приклад виконання електрогенераторної установки.

Позначення на фігурах: 1 - обертовий вал; 2 - місця розташування підшипників;

З - електромагнітний двигун; 4 - статор двигуна 5 - ротор (якір) двигуна; б - електрогенератор; 7 - статор електрогенератора; 8 - ротор електрогенератора; 9 - щітковий апарат електрогенератора; 10 - трансформатор; 11 - випрямляч; 12 - акумуляторна батарея; 13 - блок управління електромагнітним двигуном; 14 - блок збудження електрогенератора; 15 - неодимові магніти; 16 - електромагнітні котушки.

Електрогенераторна установка монтується на станині (на фіг. 1-3 не показано) і складається з електромагнітного двигуна З та електрогенератора 6, жорстко закріплених на обертовому валу 1, трансформатора 10, випрямляча 11, акумуляторної батареї 12, блока управління електромагнітним двигуном 13 та блока збудження електрогенератора 14. (Фіг. 2), ротор (якір) 5 електромагнітного двигуна містить М рівномірно розташованих по колу під кутом 30" відносно осі однойменно направлених (М) або (5) неодимових магнітів 15 (фіг. 1). На статорі електромагнітного двигуна 4 по колу під таким же кутом розташовані М електромагнітних котушок 16 (фіг. 1). Кількість неодимових магнітів та електромагнітних котушок залежить від кількості необхідної енергії або від місця застосування електрогенераторної установки. При цьому М2М. 60 Електрогенераторна установка працює наступним чином.

На електромагнітні котушки 16 двигуна З від акумулятора 12 подається постійний струм, що збуджує електромагнітне поле в сердечниках, яке при взаємодії з розмішеними на роторі електродвигуна 5 неодимовими магнітами 15 призводить до обертання електродвигуна 1. За законами механіки електромагнітний двигун 3, що обертається разом з валом 1, передає крутний момент ротора електрогенератора 8. При цьому на статорі електрогенератора 7 індукується електроенергія великої потужності яка подається на трансформатор 10.

Трансформатор 7 знижує напругу до 230-240 В, яка через випрямляч 11 надходить на акумуляторну батарею 12. Акумуляторна батарея 12 підзаряджається і цикл роботи установки повторюється. При цьому кількість енергії, необхідної для роботи установки набагато менша загальної кількості виробленої електроенергії що надходить до споживача. Акумуляторна батарея 12 збирається з окремих акумуляторів, підключених послідовно (18 шт., що забезпечує 220 В на клемах акумуляторної установки). Таких послідовно з'єднаних акумуляторів можливо набрати необмежену кількість залежно від потреб і технологічного використання запропонованої установки. З акумуляторної установки можливо використовувати електроенергію від 12 вольт до 220 вольт (24 В, 36 В, 48, 60 В і т.д, кратно 12 В до 220в).

Приклад виконання електрогенераторної установки (Фіг. 3). Припустимо статор двигуна містить 100 електромагнітних котушок. Кожна котушка генерує 1 кГ. На ротор діє 100 кГ, але ця сила прикладена на відстані від центра вала двигуна і прокручує ротор генератора, який своїм полем протидіє силі обертання, але діаметр до місця сили взаємодії магнітного потоку ротора генератора з магнітним потоком статора генератора припустимо в десять разів менше та силу взаємодії магнітних потоків ротора зі статором генератора збільшується зі 100 кт до 1000 кГ. Це збілішення потужуостізенератора. -- - й... - « 4 - -10 1 Г 1 , де В - радіус прикладання сили для обертання якоря електромагнітного двигуна, г - радіус протидії магнітному потоку ротора генератору.

Також збільшення вироблення електроенергії залежить від кількості набраних на валу електромагнітного двигуна секцій ротора і електромагнітних котушок на статорі електромагнітного двигуна.

Довжина електромагнітного двигуна збільшується за рахунок збільшення якірних коліс та

Зо електромагнітних котушок на статорі - таким чином збільшується потужність генератора: 1, де І - довжина залежно від набраних коліс електромагнітного двигуна до І - довжини ротора генератора.

Чим більше відношення радіуса ротора електромагнітного двигуна постійного струму до радіуса ротора генератора, в стільки разів збільшується сила крутного моменту.

Опис роботи електрогенераторної установки на конкретному прикладі.

Включається електромагнітний двигун (працює від акумуляторної батареї), набирає обертів 1500 об/хв і в цей час збуджується ротор генератора (подається в ротор постійний струм, ротор має 2 пари полюсів) для отримання 50 Гц.

На клемах генератора з'являється напруга (необхідної нам величини або 500-600 В чи 1300- 1500 В...) частотою 49-51 Гц. Ця величина не обов'язково повинна бути точною, що є перевагою. Через трансформатор напругу понижають, через випрямляючий пристрій напругу випрямляють і накопичують в акумуляторній батареї.

Невелика частка електроенергії яка заакумульована в акумуляторах, витрачається на роботу електромагнітного двигуна і на збудження ротора генератора. Решта накопиченої електроенергії йде споживачам, установка постійно працює і постійно дозаряджає акумуляторну батарею.

Корисна модель може бути корисною для приватних або колективних домогосподарств, в багатоповерхових будинках, в промислових цілях, на транспорті, а також як джерело постійної електроенергії для підзарядки акумуляторів під час руху, зокрема в електромобілях.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Екологічна електрогенераторна установка, що містить електромагнітний двигун,

   електрогенератор, акумуляторну батарею, трансформатор та випрямляч, яка відрізняється тим, що електромагнітний двигун жорстко закріплений на одному валу з електрогенератором, електромагнітний двигун містить ротор з рівномірно розташованими по колу під кутом 30" відносно осі М однойменно направленими неодимовими магнітами, статор двигуна містить М

   - - - - в: електромагнітних котушок, рівВноОМмМІрнО розташованих по колу під тим самим кутом 30 ВІДНОСНО ОСІ, виконаних з можливістю утворення одноименних до магнітІВ полюсіІВ, При цьому ММ. ГЕ ТЕО, я ІА а яке я х т 7 я с, г хе т : ; Ще я ї з ї я щен. ЖЕО, с ни иа улнннк ДЖ К КА люки КК кн нккнкхКнй в ню ; ї ЕЕ ев, я, я ї Я «рилижю КАМИ З ДАжлий о ПМАЖАА, ОН нАЖКЖІ ЗАлк ВК х зах ; пе кк |; «хх оо КЕ х ) в Ї т: ЕЕ ти кої й ве У і в о хх й я з Боно й нн й за о Ж о ОО ; Кк Я Ку я І х сн в в Ж ж І ся ха КООЯ є Дуо к уми ке о оскфйк Доки ре є у : ! ї КУ х Я й ТУ й МКК їх ї ї ее ї М НЕ о де. і ЕЕ ОО Я кВ. в ої ж ї тей с. ; т як ЕІ Де ї ЖК ще 5 ДОК ЕК: : вин Мо ви ї : ЖоОх І ї : : ї В її ї ї ЖЕ їх т ї У ОЖИМЖИИТИИ и ОО т Хм мини ни нн нн мини нн них нин Овни хх ОБО ТОР ОН ; КОР й дон ; п т х ї їх : Е х г МЕ : - і и 11 т І щ ї : Я їх х ї Ех 115 їде ; Ж ж ї : ї : х ї х й І ; ТОЩО " т 4 кв о й 11 В її : ї її Я й же Й Х КІ ОО її Я денну й ї ї ї с нн Ж х й т т ї ЖІ 5: Ж удляляниий Й 115 ДК зим трести ак І ї Ії а 3 І ї щпОІЖЕ ва дкллжнн : : БЖ Я. Ж Сбижнжжюнн юю МОЖЕ ж

   Фіг. 2

   . ї : 8 щи « сов: і 13 Др ше НИ св ши 118 й

   Фіг. З