Приводное устройство Российский патент 2017 года по МПК F03G3/06 F03D9/12 H02K21/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к приводному устройству, в частности к приводному устройству для приведения в действие вращающегося вала.

Уровень техники

Генератор обычно приводится в действие стандартным приводным устройством, таким как ветродвигатель, водяное колесо, паровая турбина, приводимая в действие горючими полезными ископаемыми (например, углем) для преобразования механической энергии в электрическую энергию. Однако, поскольку природные источники энергии, такие как энергия ветра или энергия воды, являются нестабильными, стандартное приводное устройство, использующее такие источники энергии (например, ветродвигатель и водяное колесо), не могут стабильно генерировать электроэнергию. Кроме того, из-за недавнего повышения внимания к экологическим проблемам стандартное приводное устройство, приводимое в действие горючими полезными ископаемыми, не может способствовать защите окружающей среды.

Раскрытие изобретения

Изобретение обеспечивает создание приводного устройства для приведения в действие вращающегося вала. Приводное устройство для приведения в действие вращающегося вала включает в себя кольцевой корпус, узел магнитного маятника, по меньшей мере один электромагнитный узел и по меньшей мере один блок управления. Кольцевой корпус образует центр для прохода вращающегося вала через корпус. Узел магнитного маятника выполнен с возможностью вращения вокруг центра кольцевого корпуса и соединен с вращающимся валом для совместного вращения. По меньшей мере, один электромагнитный узел установлен на кольцевом корпусе и по отношению к центру диаметрально противоположно воображаемой точке, расположенной на окружности кольцевого корпуса. По меньшей мере, один блок управления установлен на части кольцевого корпуса, к которой приближается узел магнитного маятника после прохождения воображаемой точки во время вращения, при этом блок расположен на расстоянии от, по меньшей мере, одного электромагнитного узла. По меньшей мере, один блок управления выполнен с возможностью включать, по меньшей мере, один электромагнитный узел для генерирования магнитной силы для притягивания узла магнитного маятника, чтобы способствовать вращению узла магнитного маятника, и выключать, по меньшей мере, один электромагнитный узел для прекращения генерирования магнитной силы, чтобы позволять узлу магнитного маятника проходить мимо, по меньшей мере, одного электромагнитного узла.

Краткое описание чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения станут понятными из приведенного далее подробного описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показана электрогенерирующая система согласно первому варианту осуществления изобретения, схематичный вид спереди;

на фиг. 2 - электрогенерирующая система согласно первому варианту осуществления изобретения, показан узел магнитного маятника, соединенный с вращающимся валом, схематичный вид сбоку;

на фиг. 3 - вращение узла магнитного маятника, схематичный вид спереди;

на фиг. 4 - электрогенерирующая система согласно второму варианту осуществления изобретения, схематичный вид спереди;

на фиг. 5 - электрогенерирующая система согласно третьему варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 6 - электрогенерирующая система согласно третьему варианту осуществления изобретения, схематичный вид спереди;

на фиг. 7 - электрогенерирующая система согласно третьему варианту осуществления изобретения, схематичный вид сбоку;

на фиг. 8 - электрогенерирующая система согласно четвертому варианту осуществления изобретения, включающая в себя соединительный узел, соединенный с вращающимся валом и приводимый в действие этим валом, главную шестерню и несколько ведомых шестерен, схематичный вид сбоку;

на фиг. 9 - электрогенерирующая система согласно четвертому варианту осуществления изобретения, показана главная шестерня, соединенная с соединительным узлом и входящая в зацепление с ведомыми шестернями, схематичный вид спереди;

на фиг. 10 - электрогенерирующая система согласно четвертому варианту осуществления изобретения, причем главная шестерня является шестерней внутреннего зацепления, а ведомые шестерни являются шестернями наружного зацепления, вид в перспективе; и

на фиг. 11 - электрогенерирующая система согласно четвертому варианту осуществления изобретения, причем главная шестерня является шестерней наружного зацепления, а ведомые шестерни являются шестернями внутреннего зацепления, вид в перспективе.

На фиг. 1-3 показана электрогенерирующая система 10 согласно первому варианту осуществления изобретения. Электрогенерирующая система 10 включает в себя приводное устройство 1 и узел 2 генератора. Приводное устройство 1 предназначено для приведения в действие вращающегося вала 21 и включает в себя кольцевой корпус 11, узел 12 магнитного маятника, электромагнитный узел 13 и блок 14 управления.

Осуществление изобретения

Приводное устройство 1 снабжено исполнительным устройством 22 для приведения во вращение вращающегося вала 21 и узла 12 магнитного маятника. Исполнительное устройство 22 может быть устройством, приводимым в действие от руки, электрическим механизмом или их комбинацией. Узел 2 генератора выполнен с возможностью прямого соединения с приводным валом 21 для преобразования кинетической энергии в электрическую энергию.

Кольцевой корпус 11 включает в себя центр 112, который позволяет вращающемуся валу 21 проходить через корпус. Узел 12 магнитного маятника может вращаться вокруг центра 112 кольцевого корпуса 11 и включает в себя рычаг 121 и магнитный элемент 122. Рычаг 121 имеет два противоположных конца, при этом один из противоположных концов соединен с вращающимся валом 21 с возможностью совместного вращения с этим валом, и другой из противоположных концов прикреплен к магнитному элементу 122.

Электромагнитный узел 13 установлен на кольцевом корпусе 11 и относительно центра 112 диаметрально противоположно воображаемой точке (I), расположенной на окружности кольцевого корпуса 11. В этом варианте электромагнитный узел 13 расположен во внутреннем пространстве 111, которое образовано кольцевым корпусом 11 и которое проходит в окружном направлении кольцевого корпуса 11. Электромагнитный узел 13 включает в себя сердечник 131 и катушку 132 обмотки, намотанной на сердечник 131. Катушка 132 обмотки электрически соединена с источником питания (не показан) для получения электропитания. Источник питания может быть солнечным элементом или другим источником питания.

Магнитный элемент 122 узла 12 магнитного маятника притягивается магнитной силой, генерируемой электромагнитным узлом 13 при включении электромагнитного узла 13.

Блок 14 управления установлен на части кольцевого корпуса 11, к которой приближается узел 12 магнитного маятника после прохождения воображаемой точки (I) во время вращения, при этом указанный блок расположен на расстоянии от электромагнитного узла 13. В этом варианте блок 14 управления расположен во внутреннем пространстве 111 кольцевого корпуса 11. Следует принять во внимание, что электромагнитный узел 13 и блок 14 управления могут быть расположены снаружи кольцевого корпуса 11. Блок 14 управления включает в себя первый датчик 141 и второй датчик 142. Первый датчик 141 электрически соединен с электромагнитным узлом 13 и позволяет источнику питания подавать электропитание на катушку 132 для включения электромагнитного узла 13 при обнаружении магнитного элемента 122 узла 12 магнитного маятника.

Второй датчик 142 расположен на расстоянии от первого датчика 141 в направлении вращения узла 12 магнитного маятника (обозначено стрелкой на фиг.3, т.е. в направлении вращения против часовой стрелки в этом варианте осуществления) между первым датчиком 141 и электромагнитным узлом 13 и электрически соединен с электромагнитным узлом 13. Второй датчик 142 дезактивирует источник питания с целью прекращения подачи электропитания на катушку 132 для выключения электромагнитного узла 13 после обнаружения магнитного элемента 122. Таким образом, блок управления 14 может включать электромагнитный узел 13 для генерирования магнитной силы для притягивания магнитного элемента 122 узла 12 магнитного маятника с целью способствования вращению узла 12 магнитного маятника и может выключать электромагнитный узел 13 для прекращения генерирования магнитной силы, что позволяет узлу 12 магнитного маятника проходить мимо электромагнитного узла 13. Например, первый и второй датчики 141, 142 являются датчиками инфракрасного излучения.

Следует отметить, что, как показано на фиг. 1 и 2, вращающийся вал 21 расположен горизонтально к поверхности земли, а кольцевой корпус 111 расположен диаметром вертикально к поверхности земли. Таким образом, узел 12 магнитного маятника подвешен на вращающемся валу 21 и стремится к опусканию. Кроме того, в этом варианте осуществления электромагнитный узел 13 расположен на кольцевом корпусе 11 напротив поверхности земли в положении, которое отклонено от наивысшей точки кольцевого корпуса 11 в направлении, противоположном направлению вращения узла 12 магнитного маятника.

На фиг. 3 показано действие приводного устройства 1 согласно изобретению. Исполнительное устройство 22 (см. фиг. 2) сначала приводит в движение вращающийся вал 21 и узел 12 магнитного маятника с целью вращения и перемещения узла 12 магнитного маятника в положение (А). Затем узел 12 магнитного маятника освобождается и свободно вращается в направлении против часовой стрелки (показано стрелкой на фиг. 3) под действием силы тяжести. За счет инерции узел 12 магнитного маятника продолжает вращение в положение (В), где расположен первый датчик 141, и первый датчик 141 обнаруживает магнитный элемент 122 и включает электромагнитный узел 13 для генерирования магнитной силы. Таким образом, вращение узла 12 магнитного маятника к электромагнитному узлу 13 облегчается за счет того, что силе тяжести оказывает противодействие магнитная сила, генерируемая электромагнитным узлом 13 для притягивания магнитного элемента 122. Далее узел магнитного маятника вращается в положение (С), где расположен второй датчик 142, и второй датчик 142 обнаруживает магнитный элемент 122 и выключает электромагнитный узел 13. Таким образом, электромагнитный узел 13 прекращает генерирование магнитной силы, так чтобы узел 12 магнитного маятника мог пройти мимо электромагнитного узла 13 в положение (Е), т.е. наивысшую точку кольцевого корпуса 11. После этого узел 12 магнитного маятника продолжает вращаться в направлении против часовой стрелки в положение (А) за счет силы тяжести и инерции, и блок 14 управления повторно обнаруживает магнитный элемент 122 для включения и выключения электромагнитного узла 13, как описано выше.

С помощью блока 14 управления, который расположен на кольцевом корпусе 111 и своевременно включает и выключает электромагнитный узел 13, электромагнитный узел 13 взаимодействует с магнитным элементом 122 для способствования непрерывному вращению узла 12 магнитного маятника и вращающегося вала 21 с целью генерирования кинетической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию узлом 2 генератора. Следует отметить, что узел 12 магнитного маятника стремится к опусканию и непрерывно вращается благодаря конструкции узла 12 магнитного маятника и вращающегося вала 21 и инерции. Таким образом, приводное устройство 1 согласно этому варианту осуществления изобретения может генерировать кинетическую энергию за счет подачи небольшого количества электроэнергии к электромагнитном узлу 13.

На фиг. 4 показана электрогенерирующая система 10 согласно второму варианту осуществления изобретения, аналогичная системе согласно первому осуществления. Различие между первым вариантом и этим вариантом состоит в следующем. Приводное устройство 1 включает в себя три электромагнитных узла (13А, 13В, 13С) и три блока (14А, 14В, 14С) управления, соответствующих электромагнитным узлам (13А, 13В, 13С), соответственно. Электромагнитные узлы (13А, 13В, 13С) расположены на окружности кольцевого корпуса 11 во внутреннем пространстве 111 и на расстоянии друг от друга по окружности. Электромагнитные узлы (13А, 13В, 13С) установлены диаметрально противоположно, соответственно, воображаемым точкам (Ia, Ib, Ic) по отношению к центру 112, расположенным на окружности кольцевого корпуса 111.

Каждый из блоков (14А, 14В, 14С) управления установлен на части кольцевого корпуса 111, к которой приближается узел 12 магнитного маятника после прохождения одной из соответствующих воображаемых точек (Ia, Ib, Ic), диаметрально противоположных одному из соответствующих электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С), во время вращения. Каждый из блоков (14А, 14В, 14С) управления включает в себя первый датчик (141А, 141В, 141С) и второй датчик (142А, 142В, 142С).

Для каждого из блоков (14А, 14В, 14С) управления первый датчик (141А, 141В, 141С) электрически соединен с одним из соответствующих электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С) и предназначен для включения одного из соответствующих электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С) после обнаружения магнитного элемента 122 узла 12 магнитного маятника. Второй датчик (142А, 142В, 142С) расположен на расстоянии от первого датчика (141А, 141В, 141C) в направлении вращения узла 12 магнитного маятника между первым датчиком (141А, 141В, 141С) и одним из соответствующих электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С). Второй датчик (142А, 142В, 142С) электрически соединен с одним из соответствующих электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С) и предназначен для выключения одного из соответствующих электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С) после обнаружения магнитного элемента 122.

Действие приводного устройства согласно второму варианту осуществления аналогично действию приводного устройства согласно первому варианту осуществления. Как показано на фиг. 4, после приведения в движение узла 12 магнитного маятника и его вращения посредством исполнительного устройства 22 в положение (А) узел 12 магнитного маятника освобождается и вращается в направлении против часовой стрелки в положение (G1), где установлен первый датчик (141А), и первый датчик (141А) обнаруживает магнитный элемент 122 и включает электромагнитный узел (13А) для генерирования магнитной силы для притягивания магнитного элемента 122 с целью способствования вращению узла 12 магнитного маятника по направлению к электромагнитному узлу (13А). Далее магнитный элемент 11 вращается в положение (H1), где установлен первый датчик (141В), и включается электромагнитный узел (13В) для генерирования магнитной силы для притягивания магнитного элемента 122 после обнаружения магнитного элемента 122 первым датчиком (141В). Далее узел 12 магнитного маятника вращается в положение (G2), где установлен второй датчик (142А), и второй датчик (142А) обнаруживает магнитный элемент 122 и выключает электромагнитный узел (13А), так чтобы узел 12 магнитного маятника мог проходить мимо электромагнитного узла (13А). Затем узел 12 магнитного маятника вращается в положение (K1), где установлен первый датчик (141С). Затем электромагнитный узел (13С) включается первым датчиком (141С) для генерирования магнитной силы для притягивания магнитного элемента 122, и далее узел 12 магнитного маятника вращается к электромагнитном узлу (13С) в направлении против часовой стрелки. Когда узел 12 магнитного маятника достигает положения (Н2), где установлен второй датчик (142В), электромагнитный узел (13В) выключается вторым датчиком (142В), так чтобы узел 12 магнитного маятника мог проходить мимо этого электромагнитного узла. И, наконец, узел 12 магнитного маятника вращается в положение (K2), где расположен второй датчик (142С), и второй датчик (142С) обнаруживает магнитный элемент 122 и выключает электромагнитный узел (13С), так чтобы узел 12 магнитного маятника мог проходить положение (Е), которое является наивысшей точкой кольцевого корпуса 111, и электромагнитный узел (13С). Вышеописанный рабочий процесс повторяется для непрерывного генерирования кинетической энергии.

В этом варианте увеличивается скорость вращения узла 12 магнитного маятника.

На фиг. 5-7 показана электрогенерирующая система согласно третьему варианту осуществления изобретения, аналогичная системе согласно второму варианту осуществления. Различие между вторым вариантом и третьим вариантом состоит в том, что согласно третьему варианту узел 12 магнитного маятника включает в себя два магнитных элемента 122А, 122В. Магнитные элементы 122А, 122В неподвижно закреплены на рычаге 121 на конце, противоположном вращающемуся валу 21, расположены на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном вращающемуся валу 21, и притягиваются магнитной силой, генерируемой каждым из электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С). Следует отметить, что ориентации электромагнитных узлов (13А, 13В, 13С) изменены в соответствии с магнитными полюсами магнитных элементов (122А, 122В).

На фиг. 8-10 показана электрогенерирующая система 10 согласно четвертому варианту осуществления изобретения, аналогичная системе согласно третьему варианту осуществления, за исключением того, что электрогенерирующая система 10 в соответствии с этим вариантом также включает в себя соединительный элемент 31, главную шестерню 32, множество ведомых шестерен 331 и множество узлов 2' генератора. Соединительный элемент 31 соединен с вращающимся валом 21 и приводится этим валом во вращение. Главная шестерня 32 соединена с соединительным элементом 31 и приводится в движение этим элементом. Ведомые шестерни 331 входят в зацепление с главной шестерней 32 и приводятся в движение этой шестерней. В соответствии с этим вариантом главная шестерня 32 может выполнять функцию маховика для сохранения и высвобождения энергии, передаваемой от соединительного элемента 31 к ведомым шестерням 32. Узлы 2' генератора соответственно соединены с ведомыми шестернями 331 и приводятся в действие этими шестернями для преобразования кинетической энергии в электрическую энергию. В соответствии с этим вариантом осуществления главная шестерня 32 является шестерней внутреннего зацепления, а ведомые шестерни 32 - шестернями внешнего зацепления. Следует отметить, что со ссылкой на фиг. 11 главная шестерня 32 может быть шестерней внешнего зацепления, а ведомые шестерни 331 - шестернями внутреннего зацепления, и в этом отношении изобретение не ограничено.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к приводному устройству нестабильной электрогенерирующей системы. Приводное устройство (1) для приведения в действие вращающегося вала (21) включает в себя кольцевой корпус (11), узел (12) магнитного маятника, электромагнитный узел (13) и блок (14) управления. Узел (12) магнитного маятника выполнен с возможностью вращения вокруг центра (112) кольцевого корпуса (11), через который проходит вращающийся вал (21), и соединен с вращающимся валом (21) с возможностью совместного вращения. Электромагнитный узел (13) и блок (14) управления расположены на расстоянии друг от друга и установлены на кольцевом корпусе (11). Блок (14) управления может включать и выключать электромагнитный узел (13) для генерирования магнитной силы между узлом (12) магнитного маятника и электромагнитным узлом (13) для способствования вращению узла (12) магнитного маятника и обеспечения прохождения узла (12) магнитного маятника мимо электромагнитного узла (13) соответственно. Технический результат состоит в повышении качества электроэнергии путем генерирования дополнительной кинетической энергии за счет силы тяжести и инерции магнитного маятника. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Приводное устройство (1) для приведения в действие вращающегося вала (21), включающее в себя:

кольцевой корпус (11), образующий центр (112) для прохода вращающегося вала (21) через указанный корпус и расположенный диаметром вертикально к земле;

узел (12) магнитного маятника, выполненный с возможностью вращения вокруг указанного центра (112) указанного кольцевого корпуса (11) и соединенный с вращающимся валом (21) для совместного вращения;

по меньшей мере один электромагнитный узел (13), установленный на указанном кольцевом корпусе (11) и по отношению к центру (112) диаметрально противоположно воображаемой точке, расположенной на окружности указанного кольцевого корпуса (11); и

по меньшей мере один блок (14) управления, установленный на части указанного кольцевого корпуса (11), к которой приближается указанный узел (12) магнитного маятника после прохождения воображаемой точки во время вращения, при этом указанный блок расположен на расстоянии от указанного по меньшей мере одного электромагнитного узла (13), и указанный по меньшей мере один блок (14) управления выполнен с возможностью

включать указанный по меньшей мере один электромагнитный узел (13) для генерирования магнитной силы для притягивания узла (12) магнитного маятника, чтобы способствовать вращению указанного узла (12) магнитного маятника, и

выключать указанный по меньшей мере один электромагнитный узел (13) для прекращения генерирования магнитной силы, чтобы позволять указанному узлу (12) магнитного маятника проходить мимо указанного по меньшей мере одного электромагнитного узла (13).

2. Приводное устройство (1) по п. 1, в котором указанный узел (12) магнитного маятника включает в себя:

рычаг (121), который имеет два противоположных конца, при этом один из указанных противоположных концов соединен с вращающимся валом (21) с возможностью совместного вращения; и

магнитный элемент (122), установленный на другом из указанных противоположных концов указанного рычага (121) и притягивающийся магнитной силой.

3. Приводное устройство (1) по п. 2, в котором

указанный по меньшей мере один электромагнитный узел (13) включает в себя множество электромагнитных узлов (13), расположенных на окружности указанного кольцевого корпуса (11) и на расстоянии друг от друга по окружности, при этом каждый из указанных электромагнитных узлов (13) установлен по отношению к указанному центру (112) диаметрально противоположно воображаемой точке, расположенной на окружности указанного кольцевого корпуса (11); и

указанный по меньшей мере один блок (14) управления включает в себя множество блоков (14) управления, соответствующих указанным электромагнитным узлам (13) соответственно, при этом каждый из указанных блоков (14) управления установлен на части указанного кольцевого корпуса (11), к которому приближается указанный узел (12) магнитного маятника после прохождения воображаемой точки, диаметрально противоположной одному из соответствующих указанных электромагнитных узлов (13) во время вращения, и каждый из указанных блоков (14) управления выполнен с возможностью включать и выключать один из соответствующих указанных электромагнитных узлов (13).

4. Приводное устройство (1) по п. 1, в котором указанный по меньшей мере один блок (14) управления включает в себя:

первый датчик (141), электрически соединенный с указанным по меньшей мере одним электромагнитным узлом (13) для включения указанного по меньшей мере одного электромагнитного узла (13) после обнаружения указанного узла (12) магнитного маятника; и

второй датчик (142), установленный на расстоянии от указанного первого датчика (141) в направлении вращения указанного узла (12) магнитного маятника, расположенный между указанным первым датчиком (141) и указанным по меньшей мере одним электромагнитным узлом (13) и электрически соединенный с указанным по меньшей мере одним электромагнитным узлом (13) для выключения указанного по меньшей мере одного электромагнитного узла (13) после обнаружения указанного узла (12) магнитного маятника.

5. Приводное устройство (1) по п. 4, в котором указанный узел (12) магнитного маятника включает в себя:

рычаг (121), который имеет два противоположных конца, при этом один из указанных противоположных концов соединен с вращающимся валом (21) с возможностью совместного вращения; и

два магнитных элемента (122А, 122В), установленных на другом из указанных концов указанного рычага (121), притягивающиеся магнитной силой и расположенные на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном вращающемуся валу (21).

6. Приводное устройство (1) по п. 1, в котором указанный по меньшей мере один электромагнитный узел (13) включает в себя сердечник (131) и катушку (132) обмотки, намотанной на указанный сердечник (131).

7. Приводное устройство (1) по п. 6, в котором указанный узел (12) магнитного маятника включает в себя:

рычаг (121), который имеет два противоположных конца, при этом один из указанных противоположных концов соединен с вращающимся валом (21) с возможностью совместного вращения; и

два магнитных элемента (122А, 122В), установленных на другом из указанных концов указанного рычага (121), притягивающиеся магнитной силой и расположенные на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном вращающемуся валу (21).

8. Электрогенерирующая система (10), содержащая:

приводное устройство (1) по любому из пп. 1-7;

соединительный элемент (31), выполненный с возможностью соединения с вращающимся валом (21) и приведения этим валом во вращение;

главную шестерню (32), соединенную с указанным соединительным элементом (31) и приводимую в действие этим элементом;

множество ведомых шестерен (331), входящих в зацепление с указанной главной шестерней (32) и приводимых в действие этой шестерней; и

множество узлов (2, 2') генератора, выполненных с возможностью соединения с приводным валом (21) для преобразования кинетической энергии, генерируемой указанным узлом (12) магнитного маятника, в электрическую энергию и соответственно соединенных с указанными ведомыми шестернями (331) и приводимых в действие этими шестернями для преобразования кинетической энергии в электрическую энергию.

9. Электрогенерирующая система (10) по п. 8, в которой указанная главная шестерня (32) является шестерней внешнего зацепления или шестерней внутреннего зацепления.