ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H02K57/00 H02K7/18 

Изобретение относится к области электротехники и физико-химических технологий и относится к устройствам, которые используются для электролиза воды.

Известно устройство для питания электролизера, представляющее собой электрический генератор (патент РФ №2230197, МПК Н02К 57/00, 2004 г.), содержащий щеткообразные электроды с вольфрамовыми иголками, направленные друг на друга и установленные с надлежащим зазором. Электроды установлены в прямоугольную или цилиндрическую емкость, коаксиально друг другу. На дне емкости электролизера установлена перфорированная трубка аэратор-катализатор, трубка соединена с компрессором. Емкость электролизера соединена входной трубкой с секцией емкости накопления конденсата через конденсатопровод, с электрическим насосом и с емкостью жидкой щелочи через дозатор, который снабжен соленоидом и реле времени. Кроме того, емкость электролизера соединена через трубки с плазмотроном, расположенным в камере ионизации, в которой установлены отражатель плазменной струи и водяного пара, коллектор и паровые трубки, расположенные под разным углом наклона и направленные на плазменную струю. Электроды электролизера соединены с источником переменного тока через электромашинный преобразователь, датчик электрических импульсов и переключатели.

Известно также устройство получения электрической энергии для электролиза воды, содержащее корпус, статор в виде магнитопровода с обмоткой, ротор и токосъемник (патент РФ №2284629, МПК Н02К 21/20, Н02К 31/02, 2006 г.). В известном техническом решении в схеме возбуждения генератора установлены радиальные электромагниты и круговые электромагниты, при этом вращающиеся на валу ротора генератора торцовые магнитопроводы обоих индукторов вместе с радиальными и круговыми электромагнитами обращены встречно через воздушный промежуток одноименными полюсами к магнитопроводам с обмоткой якоря, что обеспечивает в торцовых магнитопроводах обоих индукторов постоянное наличие остаточного магнетизма, способствующего возбуждению генератора, при этом схема возбуждения снабжена двумя щеточно-контактными узлами, включающими щетками токосъема и неразрезные контактные кольца.

Наиболее близким по технической сущности является импульсный электромеханический источник питания (патент РФ №2340996, МПК Н02К 57/00, 2006 г. - прототип), состоящий из корпуса, в котором установлен электродвигатель, на валу которого расположен ротор с постоянными магнитами, установленными вдоль магнитопровода обмотки статора, который жестко соединен с корпусом, причем магниты расположены противоположно друг другу с возможностью обеспечения пронизывания магнитными силовыми линиями обмотки статора, при этом внутренние поверхности магнитов имеют разноименные полюса, а в качестве токосъемника использованы выводы обмотки статора.

Недостатком известных устройств является раздельная компоновка электродвигателя и электромеханического генератора электрических импульсов, что усложняет конструкцию и увеличивает механические потери.

Техническим решением задачи является повышение надежности работы устройства за счет упрощения его конструкции и уменьшения механических потерь.

Решение поставленной задачи достигается тем, что электромеханический импульсный источник питания, содержащий корпус, электродвигатель, на валу которого расположен ротор с магнитами, установленные вдоль магнитопровода обмотки статора, жестко соединенного с корпусом, и токосъемники в виде выводов обмотки статора, согласно изобретению снабжен электромеханическим генератором импульсов, установленным на валу электродвигателя, имеющим с электродвигателем закрепленный на валу в средней его части общий ротор, магниты которого в количестве не менее двух расположены вдоль статора электромеханического генератора импульсов, выполненного в виде магнитопровода, установленного на валу электродвигателя, жестко соединенного через подшипники качения с корпусом, причем статор электромеханического генератора импульсов расположен внутри ротора, а статор электродвигателя - над ротором, при этом статоры имеют раздельные токосъемники.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена совокупность признаков, аналогичная заявляемой, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Поскольку предлагаемое техническое решение может быть применено в промышленности для экономии электрической энергии при электролизе воды, то можно утверждать, что предложение соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид в продольном сечении импульсного электромеханического источника питания, на фиг.2 - поперечное сечение электромеханического генератора импульсов, вид А-А.

Электромеханический импульсный источник питания содержит электродвигатель 1 и электромеханический генератор импульсов 2, которые расположены на одном валу 3 и имеют общий ротор 4, который закреплен в средней своей части на валу 3, жестко соединенном с корпусом 5 через подшипники качения 6 и 7. Статор 8 электродвигателя 1 расположен над ротором 4, а статор 9 электромеханического генератора импульсов 2 расположен внутри ротора 4. Статоры 8 и 9 имеют раздельные токосъемники 10 и 11 и жестко соединены с корпусом 5. Магниты 12 электромеханического генератора импульсов в количестве не менее двух расположены вдоль статора электромеханического генератора импульсов, выполненного в виде магнитопровода, установленного на валу электродвигателя, жестко соединенного через подшипники качения с корпусом. Общий ротор 4 в части электромеханического генератора электрических импульсов 2 имеет меньшее количество магнитов (не более 2-х, которые расположены противоположно друг другу, с возможностью обеспечения пронизывания магнитными силовыми линиями обмотки статора, а внутренние поверхности магнитов имеют разноименные полюса), чем в части электродвигателя (на чертежах не указаны). Количество магнитов электродвигателя 1 может быть 10, 20 и т.д. в зависимости от конструкции двигателя. Магниты ротора 4, взаимодействуя с магнитопроводами статоров 8 и 9, обеспечивают большую скважность электрических импульсов электромеханического генератора. Раздельные токосъемники 10 и 11 электродвигателя 1 и электромеханического генератора электрических импульсов 2 и большая скважность электрических импульсов электромеханического генератора 2 уменьшают расход электрической энергии на генерирование электрических импульсов электромеханическим генератором и снижаются затраты энергии на электролиз воды.

Электромеханический импульсный источник питания работает следующим образом.

Через токосъемник 10 подается напряжение на статор 8 электродвигателя 1. Общий вал 3 электродвигателя 1 и электромеханического генератора электрических импульсов 2 начинает вращаться вместе с общим их ротором 4. Магниты 12 ротора электромеханического генератора импульсов 2 взаимодействуют с магнитопроводом 9 его статора и наводят в его обмотке импульсы напряжения, которые снимаются с токосъемника 11 и подаются в электролизер.

Установлено, что величина механического момента сопротивления вращения ротора уменьшается пропорционально квадрату скважности электрических импульсов. Так как токосъемники электродвигателя и электромеханического генератора разделены и механические потери на привод электродвигателя и электромеханического генератора импульсов, имеющих общий вал и общий ротор, значительно меньше затрат энергии на генерирование электромеханическим генератором электрических импульсов, то в результате затраты энергии на привод электромеханического генератора электрических импульсов уменьшаются пропорционально квадрату скважности импульсов, генерируемых электромеханическим генератором импульсов. Это приводит к экономии электрической энергии на привод электромеханического источника питания и на электролиз воды. В результате уменьшается стоимость водорода и кислорода, получаемых из воды.

Изобретение относится к области электротехники и физико-химических технологий, в частности, к устройствам, которые используются для электролиза воды. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении надежности работы электромеханического импульсного источника питания за счет упрощения его конструкции и уменьшения механических потерь. Предлагаемый электромеханический импульсный источник питания, согласно данному изобретению, снабжен электромеханическим генератором импульсов (2), установленным на валу (3) электродвигателя (1), имеющим с электродвигателем (1) закрепленный на валу (3) в средней его части общий ротор (4), магниты (12) которого в количестве не менее двух расположены вдоль статора (9) электромеханического генератора импульсов (2), выполненного в виде магнитопровода, установленного на валу (3) электродвигателя (1), жестко соединенного через подшипники качения (67) с корпусом (5), причем статор (9) электромеханического генератора импульсов расположен внутри ротора (4), а статор (8) электродвигателя (1) - над ротором (4), при этом статоры (8) и (9) имеют раздельные токосъемники (10) и (11). 2 ил.

Электромеханический импульсный источник питания, содержащий корпус, электродвигатель, на валу которого расположен ротор с магнитами, установленные вдоль магнитопровода обмотки статора, жестко соединенного с корпусом, и токосъемники в виде выводов обмотки статора, отличающийся тем, что снабжен электромеханическим генератором импульсов, установленным на валу электродвигателя, имеющим с электродвигателем закрепленный на валу в средней его части общий ротор, магниты которого в количестве не менее двух расположены вдоль статора электромеханического генератора импульсов, выполненного в виде магнитопровода, установленного на валу электродвигателя, жестко соединенного через подшипники качения с корпусом, причем статор электромеханического генератора импульсов расположен внутри ротора, а статор электродвигателя - над ротором, при этом статоры имеют раздельные токосъемники.