ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2005 года по МПК H02K39/00 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в военной технике, в народном хозяйстве и в быту.

Известен генератор электрической энергии, содержащий корпус со статором с обмотками возбуждения, ротор с электромагнитами. Ротор с электромагнитами служит для возбуждения главного магнитного поля машины, а на статоре в индуктивных обмотках индуктируется электрический заряд, и проходят токи.

В.Ю.Ломоносов. Электротехника. Москва, 1990. Стр.292.

Недостатком такого импульсного генератора электрической энергии является недостаточная величина индуктируемого электрического заряда и недостаточная мощность.

Задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы за счет изменения конструкции генератора, повысить величину индуктируемого электрического заряда и мощность импульсного генератора электрической энергии.

Указанная задача достигается тем, что импульсный генератор электрической энергии состоит из группы импульсных генераторов электрической энергии, в котором статоры крайних, боковых импульсных генераторов электрической энергии располагаются между наружными боковыми подшипниковыми щитами и внутренними промежуточными щитами, а средний импульсный генератор электрической энергии располагается между двух внутренних промежуточных щитов, боковые подшипниковые щиты и внутренние промежуточные щиты зафиксированы между собой при помощи распорных трубок и шпилек резьбовым соединением гайками с шайбами, кроме того, подшипниковые щиты снаружи на торцовой поверхности содержат ребра жесткости, а с внутренней стороны подшипниковые щиты совместно с промежуточными щитами на боковой торцовой поверхности содержат базовый кольцевой упор и направляющие, образующие пазы, располагающиеся радиально по всему периметру окружности статора на одинаковом шаговом расстоянии, в направляющих пазах до упора установлены радиально секции корпусов магнитопроводов, образующих внутри статора тороидальную дугообразную полость для свободного вращения ротора, каждая отдельная секция корпуса магнитопровода состоит из боковых салазок и двух дугообразных пластин, изготовленных из ферросплава и зафиксированных между собой при помощи резьбового соединения винтами, внутри, между пластинами, зафиксированы с помощью винтов ферросплавные сердечники, на сердечниках установлены катушки индуктивности, соединенные между собой последовательно, то есть конец проводника первой катушки индуктивности соединен с началом проводника второй катушки индуктивности, а конец проводника второй катушки индуктивности соединен с началом проводника третьей катушки индуктивности, и так далее, образуя на статоре отдельного генератора круговую зигзагообразную индуктивную цепь, которая соединена параллельно с зигзагообразными индуктивными цепями соседних генераторов, крайние концы выводов групповой зигзагообразной цепи подсоединены к контактным клеммам, к которым подключаются потребители электрической энергии, корпуса магнитопроводов с индуктивными обмотками зафиксированы в пазах боковых и промежуточных щитов от выпадения при помощи угольников с прижимными болтами и закрыты снаружи цилиндрическим изолирующим кожухом, состоящим из двух половин, соединенных между собой резьбовым соединением при помощи болтов с гайкой, а ротор, закрепленный на валу, содержит в себе группу роторов, каждый ротор посажен неподвижно на вал через промежуточные втулки и состоит из двух дисков, собранных в пакет при помощи резьбового соединения, где на дисках установлены радиально в пазах и зафиксированы при помощи прихватов, имеющих отверстие под болт, корпуса кронштейнов, изготовленных из ферросплава, содержащие на виде сбоку на конце прямоугольный выступ для фиксации в пазу диска, а на виде сверху кронштейны имеют крестообразную форму и содержат по одну и другую сторону основания корпуса ферросплавный цилиндрический выступ-сердечник, на котором, установлены катушки электромагнитов, где сам электромагнит состоит из ферросплавного цилиндрического сердечника и двух, намотанных проводом катушек, соединенных между собой последовательно, образуя целый единый электромагнит, кронштейны электромагнитов, установленные на роторе, располагаются на диске ротора радиально на одинаковом шаговом расстоянии соразмерно шаговому расстоянию между направляющими пазами, расположенными на статоре, обмотки электромагнитов между собой имеют последовательно-встречное соединение, то есть конец вывода обмотки первого электромагнита соединен с концом вывода обмотки второго соседнего электромагнита, а начало вывода обмотки второго электромагнита соединено с началом вывода обмотки третьего электромагнита и так далее..., таким образом, при подаче электропитания на электромагниты, магнитные полюса электромагнитов оказываются обращены по отношению друг к другу одноименными полюсами и образуют на роторах тороидальные магниты, крайние концы выводов соединенных электромагнитов подсоединены к контактным кольцам, к которым подведены контактные щетки, через которые подводится электропитание к электромагнитам, кроме того, первый несущий диск в пакете каждого отдельного ротора служит основанием, которое содержит ступицу, а на торцовой плоскости диска содержатся сквозные крепежные отверстия и круговая базовая канавка на периферии первого несущего диска, второй диск ротора служит матрицей для кронштейнов и содержит по центру диска отверстие для вала, сквозные крепежные отверстия и отверстия с зенковкой под головки винтов, а также нарезанные радиально по периметру диска сквозные пазы, равные по ширине кронштейнам, которые располагаются на равномерном шаговом расстоянии соразмерном шаговому расстоянию между пазами, расположенными на статоре в боковых подшипниковых и в промежуточных щитах, ко всему этому, импульсный генератор электрической энергии содержит установочные опоры и погрузочные проушины, которые установлены на шпильках, стягивающих подшипниковые щиты.

Изобретение, на мой взгляд, является новым, потому что импульсный генератор электрической энергии состоит из группы импульсных генераторов электрической энергии, в котором статоры крайних, боковых импульсных генераторов электрической энергии располагаются между наружными боковыми подшипниковыми щитами и внутренними промежуточными щитами, а средний импульсный генератор электрической энергии располагается между двух внутренних промежуточных щитов, боковые подшипниковые щиты и внутренние промежуточные щиты зафиксированы между собой при помощи распорных трубок и шпилек резьбовым соединением гайками с шайбами, кроме того, подшипниковые щиты снаружи на торцовой поверхности содержат ребра жесткости, а с внутренней стороны подшипниковые щиты совместно с промежуточными щитами на боковой торцовой поверхности содержат базовый кольцевой упор и направляющие, образующие пазы, располагающиеся радиально по всему периметру окружности статора на одинаковом шаговом расстоянии, в направляющих пазах до упора установлены радиально секции корпусов магнитопроводов, образующих внутри статора тороидальную дугообразную полость для свободного вращения ротора, каждая отдельная секция корпуса магнитопровода состоит из боковых салазок и двух дугообразных пластин, изготовленных из ферросплава, и зафиксированных между собой при помощи резьбового соединения винтами, внутри между пластинами зафиксированы с помощью винтов ферросплавные сердечники, на сердечниках установлены катушки индуктивности, соединенные между собой последовательно, то есть конец проводника первой катушки индуктивности соединен с началом проводника второй катушки индуктивности, а конец проводника второй катушки индуктивности соединен с началом проводника третьей катушки индуктивности и так далее, образуя на статоре отдельного генератора круговую зигзагообразную индуктивную цепь, которая соединена параллельно с зигзагообразными индуктивными цепями соседних генераторов, крайние концы выводов групповой зигзагообразной цепи подсоединены к контактным клеммам, к которым подключаются потребители электрической энергии, корпуса магнитопроводов с индуктивными обмотками зафиксированы в пазах боковых и промежуточных щитов от выпадения при помощи угольников с прижимными болтами и закрыты снаружи цилиндрическим изолирующим кожухом, состоящим из двух половин, соединенных между собой резьбовым соединением при помощи болтов с гайкой, а ротор, закрепленный на валу, содержит в себе группу роторов, каждый ротор посажен неподвижно на вал через промежуточные втулки и состоит из двух дисков, собранных в пакет при помощи резьбового соединения, где на дисках установлены радиально в пазах и зафиксированы при помощи прихватов, имеющих отверстие под болт, корпуса кронштейнов, изготовленных из ферросплава, содержащие на виде сбоку на конце прямоугольный выступ для фиксации в пазу диска, а на виде сверху кронштейны имеют крестообразную форму и содержат по одну и другую сторону основания корпуса ферросплавный цилиндрический выступ-сердечник, на котором установлены катушки электромагнитов, где сам электромагнит состоит из ферросплавного цилиндрического сердечника и двух намотанных проводом катушек, соединенных между собой последовательно, образуя целый единый электромагнит, кронштейны электромагнитов, установленные на роторе, располагаются на диске ротора радиально на одинаковом шаговом расстоянии соразмерно шаговому расстоянию между направляющими пазами, расположенными на статоре, обмотки электромагнитов между собой имеют последовательно-встречное соединение, то есть конец вывода обмотки первого электромагнита соединен с концом вывода обмотки второго соседнего электромагнита, а начало вывода обмотки второго электромагнита соединено с началом вывода обмотки третьего электромагнита и так далее, таким образом, при подаче электропитания на электромагниты, магнитные полюса электромагнитов оказываются обращены по отношению друг к другу одноименными полюсами и образуют на роторах тороидальные магниты, крайние концы выводов соединенных электромагнитов подсоединены к контактным кольцам, к которым подведены контактные щетки, через которые подводится электропитание к электромагнитам, кроме того, первый несущий диск в пакете каждого отдельного ротора служит основанием, которое содержит ступицу, а на торцовой плоскости диска содержатся сквозные крепежные отверстия и круговая базовая канавка на периферии первого несущего диска, второй диск ротора служит матрицей для кронштейнов и содержит по центру диска отверстие для вала, сквозные крепежные отверстия и отверстия с зенковкой под головки винтов, а также нарезанные радиально по периметру диска сквозные пазы, равные по ширине кронштейнам, которые располагаются на равномерном шаговом расстоянии, соразмерном шаговому расстоянию между пазами, расположенными на статоре в боковых подшипниковых и в промежуточных щитах, ко всему этому, импульсный генератор электрической энергии содержит установочные опоры и погрузочные проушины, которые установлены на шпильках, стягивающих подшипниковые щиты.

Предлагаемый импульсный генератор электрической энергии изображен на фиг.1, фиг.2, а также, как показано на отдельных фрагментах узлов фиг.3, фиг.4, который состоит: из установочных опор 1, ребер жесткости 2, наружных боковых подшипниковых щитов 3, внутренних промежуточных щитов 4, кожуха 5, распорных втулок между щитами 6, стягивающих шпилек 7, угольников с прижимными болтами 8, дугообразных пластин магнитопровода 9, салазок 10, сердечников магнитопровода 11, индуктивных обмоток 12, упорных базовых колец 13, прихватов 14, вала 15, распорных втулок для роторов 16, корпусов для подшипников 17, кронштейнов из ферросплава 18, контактных клемм 19, кольцевых электромагнитов 20, направляющих 21, контактных щеток 22, контактных колец 23, подшипников 24, крышек для подшипников 25, изолирующего корпуса 26, диска матрицы 27, несущего диска 28, погрузочных проушин 29.

Импульсный генератор электрической энергии работает следующим образом. При помощи внешней силы тяги начнем вращать вал 15 ротора генератора. Во время вращения вала ротора генератора при помощи щеток 22 и контактных колец 23 подадим электропитание на электромагниты 20 ротора (генератор имеет независимое возбуждение). В результате протекания электрического тока в электромагнитах ротора по периметру окружности ротора образуется постоянное магнитное поле, в котором магнитные силовые линии поперечного магнитного потока каждого кольцевого электромагнита складываются с поперечными магнитными силовыми линиями другого соседнего электромагнита и имеют в каждом шаге противоположное направление. При вращении вала ротора с электромагнитами в тороидальной полости статора в индуктивных обмотках 12, установленных на статоре, будет происходить периодическое изменение направления магнитного потока. В результате чего в индуктивных обмотках 12 статора будет образовываться электрический заряд. Так как катушки индуктивности 12 соединены в корпусах магнитопровода (фиг.5) и на статоре (Фиг.6) последовательно, и возбуждаются они одновременно в одной фазе, то общая величина электрического заряда будет равна сумме всех электрических зарядов, образующихся в каждой, отдельно взятой, катушке индуктивности, а параллельное подключение соседних секций импульсного генератора электрической энергии увеличивает общую мощность импульсного генератора электрической энергии. Снятие разности потенциала в импульсном генераторе электрической энергии осуществляется непосредственно со статора, с контактных клемм 19, с которыми соединены индуктивные обмотки.

В результате применения такой конструкции импульсного генератора электрической энергии увеличивается величина индуктируемого заряда и мощность генератора.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в военной технике, в народном хозяйстве и в быту. Технический результат заключается в повышении мощности. В системе возбуждения генератора осуществлено сжатие поперечного магнитного потока кольцевых магнитов. В результате сжатия поперечного магнитного потока в системе возбуждения генератора длительность индуктируемого импульса становится намного меньше длительности периода между импульсами, в результате чего электромагнитный тормозной момент на валу генератора оказывает противодействие первичному двигателю лишь короткий “бесконечно малый” промежуток времени, и поэтому ток нагрузки внешней цепи не успевает оказывать тормозного действия на вал ротора. Вследствие этого происходит уменьшение затрачиваемой механической работы при индуктировании эдс. Установка внутренних промежуточных щитов позволяет увеличивать количество секций генераторов, что дает возможность наращивать мощность импульсного генератора электрической энергии. 6 ил.

Генератор электрической энергии, содержащий корпус со статором, с индуктивными обмотками, закрепленный на валу ротор с электромагнитами, отличающийся тем, что импульсный генератор электрической энергии состоит из группы импульсных генераторов электрической энергии, в котором статоры крайних, боковых импульсных генераторов электрической энергии располагаются между наружными боковыми подшипниковыми щитами и внутренними промежуточными щитами, а средний импульсный генератор электрической энергии располагается между двух внутренних промежуточных щитов, боковые подшипниковые щиты и внутренние промежуточные щиты зафиксированы между собой при помощи распорных трубок и шпилек резьбовым соединением гайками с шайбами, кроме того, подшипниковые щиты снаружи на торцевой поверхности содержат ребра жесткости, а с внутренней стороны подшипниковые щиты совместно с промежуточными щитами на боковой торцевой поверхности содержат базовый кольцевой упор и направляющие, образующие пазы, располагающиеся по всему периметру окружности статора радиально на одинаковом шаговом расстоянии, в направляющих пазах до упора установлены радиально секции корпусов магнитопроводов, образующих внутри статора тороидальную дугообразную полость для свободного вращения ротора, каждая отдельная секция корпуса магнитопровода состоит из боковых салазок и двух дугообразных пластин, изготовленных из ферросплава и зафиксированных между собой при помощи резьбового соединения винтами, внутри между пластинами зафиксированы с помощью винтов ферросплавные сердечники, на сердечниках установлены катушки индуктивности, соединенные между собой последовательно, то есть конец проводника первой катушки индуктивности соединен с началом проводника второй катушки индуктивности, а конец проводника второй катушки индуктивности соединен с началом проводника третьей катушки индуктивности и так далее, кроме того, каждая секция корпуса с катушками индуктивности соединена последовательно с очередной соседней секцией корпуса с катушками индуктивности, образуя на статоре отдельного генератора круговую зигзагообразную индуктивную цепь, которая соединена параллельно с зигзагообразными индуктивными цепями соседних генераторов, крайние концы выводов групповой зигзагообразной цепи подсоединены к контактным клеммам, к которым подключаются потребители электрической энергии, корпуса магнитопроводов с индуктивными обмотками зафиксированы в пазах боковых и промежуточных щитов от выпадения при помощи угольников с прижимными болтами и закрыты снаружи цилиндрическим изолирующим кожухом, состоящим из двух половин, соединенных между собой резьбовым соединением при помощи болтов с гайкой, а ротор, закрепленный на валу, содержит в себе группу роторов, каждый ротор посажен неподвижно на вал через промежуточные втулки и состоит из двух дисков, собранных в пакет при помощи резьбового соединения, где на дисках установлены радиально и зафиксированы в пазах при помощи прихватов, имеющих отверстие под болт, корпуса кронштейнов, изготовленных из ферросплава, содержащие на виде сбоку на конце прямоугольный выступ для фиксации в пазу диска, а на виде сверху кронштейны имеют крестообразную форму и содержат по одну и другую сторону основания корпуса ферросплавный цилиндрический выступ-сердечник, на котором установлены катушки электромагнитов, где сам электромагнит состоит из ферросплавного цилиндрического сердечника и двух намотанных проводом катушек, соединенных между собой последовательно, образуя целый единый электромагнит, кронштейны электромагнитов, установленные на роторе, располагаются на диске ротора радиально на одинаковом шаговом расстоянии соразмерно шаговому расстоянию между направляющими пазами, расположенными на статоре, обмотки электромагнитов между собой имеют последовательно-встречное соединение, т.е. конец вывода обмотки первого электромагнита соединен с концом вывода обмотки второго соседнего электромагнита, а начало вывода обмотки второго электромагнита соединено с началом вывода обмотки третьего электромагнита и так далее, таким образом, при подаче электропитания на электромагниты, магнитные полюса электромагнитов оказываются обращенными по отношению друг к другу одноименными полюсами и образуют на роторах тороидальные магниты, крайние концы выводов соединенных электромагнитов подсоединены к контактным кольцам, к которым подведены контактные щетки, через которые подводится электропитание к электромагнитам, кроме того, первый несущий диск в пакете каждого отдельного ротора служит основанием, которое содержит ступицу, а на торцевой плоскости диска-основания содержатся сквозные крепежные отверстия и круговая базовая канавка на периферии первого несущего диска, второй диск ротора служит матрицей для кронштейнов и содержит по центру диска отверстие для вала, сквозные крепежные отверстия и отверстия с зенковкой под головки винтов, а также нарезанные радиально по периметру диска сквозные пазы, равные по ширине кронштейнам, которые располагаются радиально на равномерном шаговом расстоянии, соразмерном шаговому расстоянию между пазами, расположенными на статоре в боковых подшипниковых и в промежуточных щитах, ко всему этому импульсный генератор электрической энергии содержит установочные опоры и погрузочные проушины, которые установлены на шпильках, стягивающих подшипниковые щиты.