ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ Российский патент 1999 года по МПК F03G3/00 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к источникам энергии и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, в авиастроении, транспорте, судостроении.

Близким к заявляемому изобретению по существенным признакам является: синхронная машина, состоящая из неподвижной части - статора, в пазах которого помещается трехфазная обмотка, и вращающейся части - ротора с электромагнитами, к обмотке которых подводится постоянный ток, при помощи контактных колец и наложенных на них щеток. Ротор ее выполняется или явнополюсным (с выступающими полюсами) или неявнополюсными (цилиндрический ротор).

А также известна машина постоянного тока, состоящая из ярма статора, внутри которого размещены электромагнитные полюса с обмотками возбуждения, запитываемые постоянным током. Внутри ярма статора с зазором размещен на валу вращения якорь с обмоткой, соединенный с коллектором. П.С.Сергеев. Электрические машины "Госэнергоиздат", 1962, М. Недостатком известных устройств - низкий КПД.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по существенным признакам является (см. авторское свидетельство N 2055235 кл. F 03 G 3/00 от 27.02.96) гравитационный источник энергии, содержащий раму, на которой размещен ротор, выполненный в виде, не менее двух, шаров-индукторов, связанных между собой одной осью вращения, при этом ось вращения соединена с внешним приводным устройством; каждый шар-индуктор содержит внутри установленную с зазором раму планетарного устройства, в центральной части которой размещена дополнительная шаровая рабочая камера, в которой с зазором установлен шар-эксцентрик, причем по окружности рамы планетарного устройства не менее двух подвижных радиальных лопаток, образующих внешние рабочие полости попарно связанные между шарами-индукторами каналами МГД-генератора.

Известное техническое решение включает следующие признаки, сходные с прототипом: рама на которой размещен ротор, выполненный в виде не менее двух шаров-индукторов, связанных между собой одной осью вращения, при этом ось вращения связана с внешним приводным устройством.

Известное устройство принципиально отличается от заявляемого и имеет ряд недостатков: требуется высокая точность изготовления, так как это устройство относится к гидромашинам большой мощности, требующие специальных электроизоляционных материалов.

Техническая задача, которую решает заявляемое изобретение включает создание спаренного электромагнитного источника энергии: синхронный двигатель и синхронный генератор, с использованием токов потребителя подключенного через многофазные обмотки синхронного двигателя к многофазным обмоткам синхронного генератора, которые взаимодействуя с магнитным полем синхронного двигателя создают электромагнитную силу, которая на валу вращения синхронного двигателя создает дополнительный крутящий момент.

Также в совмещенном двигателе-генераторе постоянного тока при взаимодействии токов потребителя в кольцевой обмотке кольцевого якоря с магнитным полем полюсных электромагнитов статорного внутреннего ярма, возникает электромагнитная сила, которая создает дополнительный вращающий момент на валу вращения кольцевого якоря. Техническая задача решается тем, что между синхронным двигателем и синхронным генератором через их многофазные обмотки осуществляется положительная связь по току.

Техническая задача решается тем, что электромагнитный источник энергии снабжен: электромагнитной системой управления, рамой, на которой установлены спаренные (не менее двух) синхронный двигатель и синхронный генератор (или спаренные машины постоянного тока) связанные между собой одним валом вращения, с возможностью вращения вокруг его относительно друг к другу в пределах одного оборота и соединенным с внешним приводным устройством, содержащим источник постоянного тока, в каждом из которых внутри корпуса размещен статор, в пазах которого помещена многофазная обмотка, при этом каждая фазная обмотка многофазной обмотки синхронного генератора, через каждую фазную обмотку многофазной обмотки синхронного двигателя, последовательно соединены проводами с потребителем электроэнергии. Внутри каждого статора, с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения установлен на валу вращения ротор, содержащий электромагниты с обмотками возбуждения, при этом на валу вращения, установленном на радиальные подшипники внутри статора, размещены коллектора, соединенные проводами с обмотками возбуждения и возбудителем.

Поставленная задача решается тем, что на раму установлен совмещенный двигатель-генератор постоянного тока, содержащий статорное наружное ярмо, по кругу в радиальной плоскости на внутренней поверхности которого размещены, не менее двух, полюсные электромагниты, с полюсными обмотками возбуждения, которые соединены проводами с возбудителем; внутри статорного наружного якоря, с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения, установлен на валу вращения, кольцевой якорь, содержащий цилиндрическую раму, укрепленную на валу вращения, который установлен на радиально-упорные подшипники внутри статорного наружного ярма.

На цилиндрической раме размещены: наружный кольцевой магнитопровод и внутренний кольцевой магнитопровод, жестко связанные между собой и разделены между собой электромагнитным экраном, причем наружный кольцевой магнитопровод совместно с внутренним кольцевым магнитопроводом, по наружной поверхности помещенной в пазах, обвиты кольцевой обмоткой, которая через коллектор, установленный на валу вращения кольцевого якоря, соединена проводами с потребителем электроэнергии, при этом внутри кольцевого якоря, с зазором и возможностью вращения вокруг собственной оси вращения в пределах одного оборота, размещено статорное внутреннее ярмо, по кругу в радиальной плоскости на наружной поверхности которого размещены, не менее двух, полюсные электромагниты с полюсными обмотками возбуждения, соединенными проводами с возбудителем; на корпусе и статорном наружном ярме установлены съемные крышки. Сравнение заявляемого изобретения с аналогом показывает, что оно соответствует критерию "новизна". Сопоставляемый анализ с другими техническими решениями в данной из смежных областях науки и техники не позволили выявить признаки отличающие заявляемое решение, что позволит сделать вывод соответственно его критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан электромагнитный источник энергии, его внутренняя часть - вид сбоку.

Фиг. 2 показано сечение А-А фиг. 1 электромагнитного источника энергии горизонтальной плоскостью вдоль оси вращения, вид сверху;
На фиг. 3 показано сечение Б-Б фиг. 2 электромагнитного источника энергии вертикальной плоскостью перпендикулярно оси вращения - вид сбоку вдоль оси вращения на синхронный двигатель;
Фиг. 4 показано сечение В-В фиг. 2 электромагнитного источника энергии вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси вращения - вид сбоку вдоль оси вращения на совмещенный двигатель-генератор постоянного тока.

На фиг. 5 показана блок-схема электромагнитной системы управления устройствами электромагнитного источника энергии от источника электроэнергии.

Электромагнитный источник энергии фиг. 1 - 5 содержит раму 1, на которой установлены спаренные, не менее двух, синхронный двигатель 2 и синхронный генератор 3, связанные между собой одним валом вращения 4, с возможностью вращения вокруг его относительно друг к другу в пределах одного оборота. Так как машины постоянного тока взаимозаменяемы, т.е. могут работать как генераторами, так и двигателями, то вместо синхронных машин (синхронного двигателя и синхронного генератора) можно применять спаренные машины постоянного тока. Вал вращения 4 соединен с внешним приводным устройством 5, содержащим источник электроэнергии 6 и возбудителем 7, содержащим источник постоянного тока 8. В каждом синхронном двигателе 2 и синхронном генераторе 3 внутри корпуса 9 размещен статор 10, в пазах 11, статора 10, помещена многофазная обмотка 12, при этом каждая фазная обмотка многофазной обмотки 12 синхронного генератора 3 через каждую фазную обмотку многофазной обмотки 12 синхронного двигателя 2 последовательно соединены посредством проводов 13 с потребителем электроэнергии 14. Внутри каждого статора 10, с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения, установлен на валу вращения 4, ротор 15, содержащий электромагниты 16, с обмотками возбуждения 17, при этом на валу вращения 4, установленном на радиальные подшипники 18 внутри статора 10, размещены коллектора 19, соединенные проводами 13 с обмотками возбуждения 17 и возбудителем 7. Также на раме 1, установлен совмещенный двигатель-генератор постоянного тока 20, содержащий статорное наружное ярмо 21, по кругу в радиальной плоскости на внутренней поверхности которого размещены, не менее двух, полюсные электромагниты 22, с полюсными обмотками возбуждения 23, которые соединены проводами 13 с возбудителем 7. Внутри статорного наружного ярма 21, с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения, установлен на валу вращения 4 кольцевой якорь 24, содержащий цилиндрическую раму 25, укрепленную на валу вращения 4, который установлен на радиально-упорные подшипники 26 внутри статорного наружного ярма 21. На цилиндрической раме 25 размещены: наружный кольцевой магнитопровод 27 и внутренний кольцевой магнитопровод 28, жестко связанные между собой и разделены между собой электромагнитным экраном 29. Наружный кольцевой магнитопровод 27 совместно с внутренним кольцевым магнитопроводом 28 по наружной поверхности помещенной в пазах 11, обвиты кольцевой обмоткой 30. Кольцевая обмотка 30, через коллектор 31, установленный на валу вращения 4, кольцевого якоря 24, соединена проводом 13 с потребителем электроэнергии 14. Внутри кольцевого якоря 24, с зазором и возможностью вращения вокруг собственной оси вращения в пределах одного оборота, размещено статорное внутреннее ярмо 32, по кругу в радиальной плоскости на наружной поверхности которого размещены, не менее двух, полюсные электромагниты 33, с полюсными обмотками возбуждения 34 соединенными проводами 13 с возбудителем 7. Для доступа во внутрь к устройствам электромагнитного источника энергии на корпусе 9, статорном наружном ярме 21 установлены съемные крышки 35, а для управления его электромагнитная система управления 36.

Электромагнитная система управления 36, ее связь с источником энергии 6, источником энергии постоянного тока 8, а также схема подключения синхронного двигателя 2, синхронного генератора 3, совмещенного двигателя-генератора 20, внешнего приводного устройства 5, возбудителя 7 и потребителя электроэнергии 14 показана в виде блок-схемы на фиг. 5.

Конденсаторное устройство 37 показано на блок-схеме фиг. 5 его параллельное подключение в отключенном положении, где показана маркировка его подключения к многофазным обмоткам синхронного двигателя. Возможно подключение конденсаторного устройства последовательно с многофазными обмотками синхронного двигателя. Электромагнитный источник энергии содержит конденсаторное устройство 37 с возможностью как параллельного так и последовательного подсоединения его проводами 13 к многофазным обмоткам 12 синхронного двигателя 2, что обеспечивает повышение cosϕ.
В цепях многофазных обмотках 12, между синхронным генератором 3 и синхронным двигателем 2 установлены фазосдвигающие инверторные устройства 38.

Электромагнитный источник энергии (фиг. 1 - 5) работает следующим образом. С помощью внешнего приводного устройства 5, через электромагнитную систему управления 36, запитанного от источника электроэнергии 6, синхронный двигатель 2, синхронный генератор 3, совмещенный двигатель-генератор постоянного тока 20, а также возбудитель 7, установленные на одном валу вращения 4, приводятся в постоянное вращательное движение. Одновременно от источника постоянного тока 8 и возбудителя 7 запитываются по проводам 13 через коллектор 19 обмотки возбуждения 17 синхронного двигателя 2 и синхронного генератора 3, полюсные обмотки возбуждения 23 и полюсные обмотки возбуждения 34. При протекании постоянного тока в обмотках возбуждения 17, 23, 34 создается в электромагнитах 16, полюсных электромагнитах 22 и 33 магнитное поле, которое при вращении ротора 15 синхронного генератора 3 и кольцевого якоря 24 совмещенного даигателя-генератора постоянного тока 20, в многофазных обмотках 12 синхронного генератора 3, в кольцевой обмотке 30, совмещенного двигателя-генератора постоянного тока 20 наводит (ЭДС) электродвижущую силу, под действием которой в замкнутой цепи обмоток течет индукционный ток. Индукционный ток протекающий в замкнутой цепи многофазной обмотки 12 синхронного генератора 3, через многофазную обмотку 12 синхронного двигателя, по проводам 13 и через потребитель электроэнергии 14, при этом при протекании тока в многофазной обмотке 12 синхронного двигателя 2, который взаимодействуя с магнитным полем электромагнитов 16 вызывает электромагнитную силу приводимую во вращательное движение ротор 15, вращающий момент под действием электромагнитной силы суммируется с моментом внешнего приводного устройства. Индукционный ток, протекающий в замкнутой цепи кольцевой обмотки 30, по проводам 13 через коллектор 31 и потребитель электроэнергии 14 взаимодействует с магнитным полем полюсных электромагнитов 33 вызывает электромагнитную силу приводимую во вращательное движение кольцевой якорь 24, при этом вращающий момент под действием электромагнитной силы суммируется с моментом внешнего приводного устройства, что способствует приращению энергии. Практически энергия тратится на потери, на трение и тепловые потери в электрических цепях источника энергии.

Изобретение относится к области энергетики и позволяет упростить конструкцию автономных источников электроэнергии. Электромагнитный источник энергии содержит раму, на которой установлены спаренные синхронный двигатель и синхронный генератор, связанные между собой одним валом вращения, который соединен с внешним приводным устройством и возбудителем. Каждый синхронный двигатель и генератор содержит статор с многофазными обмотками, соединенными последовательно с потребителем электроэнергии, ротор, в котором размещены электромагниты с обмотками возбуждения. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Электромагнитный источник энергии, содержащий раму, на которой размещен ротор, выполненный в виде не менее двух шаров-индукторов, связанных между собой одной осью вращения, при этом ось вращения соединена с внешним приводным устройством, каждый шар-индуктор содержит внутри установленную с зазором раму планетарного устройства, в центральной части которой размещена дополнительная шаровая рабочая камера, в которой с зазором установлен шар-эксцентрик, причем по окружности рамы планетарного устройства установлено не менее двух подвижных радиальных лопаток, образующих внешние рабочие полости, попарно связанные между шарами-индукторами каналами МГД-генератора, отличающийся тем, что снабжен электромагнитной системой управления, рамой, на которой установлены спаренные (не менее двух) синхронный двигатель и синхронный генератор (или спаренные машины постоянного тока), связанные между собой одним валом вращения с возможностью вращения вокруг его относительно друг к другу в пределах одного оборота и соединенные с внешним приводным устройством, содержащим источник электроэнергии, и возбудителем, содержащим источник постоянного тока, в каждом из которых внутри корпуса размещен статор, в пазах которого помещена многофазная обмотка, при этом каждая фазная обмотка многофазной обмотки синхронного генератора через каждую фазную обмотку многофазной обмотки синхронного двигателя последовательно соединены проводами с потребителем электроэнергии, внутри каждого статора с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения установлен на валу вращения ротор, содержащий электромагниты с обмотками возбуждения, при этом на валу вращения, установленном на радиальные подшипники внутри статора, размещены коллекторы, соединенные проводами с обмотками возбуждения и возбудителем, а также на раме установлен совмещенный двигатель-генератор постоянного тока, содержащий статорное наружное ярмо, по кругу в радиальной плоскости на внутренней поверхности которого размещено не менее двух полюсных электромагнитов с полюсными обмотками возбуждения, которые соединены проводами с возбудителем, внутри статорного наружного ярма с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения установлен на валу вращения кольцевой якорь, содержащий цилиндрическую раму, укрепленную на валу вращения, который установлен на радиально-упорные подшипники внутри статорного наружного ярма, на цилиндрической раме размещены наружный кольцевой магнитопровод и внутренний кольцевой магнитопровод, жестко связанные между собой и разделенные между собой электромагнитным экраном, причем наружный кольцевой магнитопровод совместно с внутренним кольцевым магнитопроводом по наружной поверхности, помещенной в пазах, обвиты кольцевой обмоткой, которая через коллектор, установленный на валу вращения кольцевого якоря, соединена проводами с потребителем электроэнергии, при этом внутри кольцевого якоря с зазором и возможностью вращения вокруг собственной оси в пределах одного оборота размещено статорное внутреннее ярмо, по кругу в радиальной плоскости на наружной поверхности которого размещено не менее двух полюсных электромагнитов с полюсными обмотками возбуждения, соединенными проводами с возбудителем, на корпусе и статорном наружном ярме установлены съемные крышки. 2. Электромагнитный источник энергии по п.1, отличающийся тем, что содержит конденсаторное устройство с возможностью как параллельного, так и последовательного подключения его к многофазным обмоткам синхронного двигателя. 3. Электромагнитный источник энергии по п.1, отличающийся тем, что в цепях многофазных обмоток между синхронным генератором и синхронным двигателем установлены фазосдвигающие инверторные устройства.