Устройство генерации электроэнергии в дорожном в полотне Российский патент 2021 года по МПК E01F11/00 H02K35/02 H02K7/18 

Изобретение относится к области электрических систем автомагистралей, в частности, в дорожном полотне.

В качестве аналога была взята схема системы для сбора электроэнергии с железнодорожных путей (патент РФ №2666073, МПК B61L 1/04 (2006.01), бюл. №25, опубликовано 05.09.2018). Изобретение относится к устройствам железнодорожной телемеханики для сбора электроэнергии с железнодорожных путей. Система включает множество электромеханических преобразователей вибраций рельсов, способных к выработке электроэнергии, размещенных в углублениях во множестве шпал под рельсами, устройство регулирования мощности собираемой электроэнергии, электрические проводники, соединяющие упомянутое множество электромеханических преобразователей с устройством регулирования мощности собираемой электроэнергии. Причем каждый электромеханический преобразователь вибрации рельсов в электроэнергию выполнен в виде магнитоупругого преобразователя, по центру горизонтального днища углубления каждой шпалы имеется цилиндрический выступ, на сопряженном с днищем торце магнитоупругого преобразователя выполнено под выступ соответствующее сопрягаемое отверстие. При снятии энергии используются диодные мостовые выпрямители, а устройство регулирования мощности собираемой электроэнергии выполнено в виде инвертора.

Недостатком изобретения является низкая энергоэффективность из-за малого количества вырабатываемой электроэнергии, осуществляемой за счет вибрации рельсов.

В качестве прототипа была взята схема, описывающая способ генерирования электроэнергии и устройства для генерирования электроэнергии (патент РФ №2657790, МПК H02K 35/02 (2006.01), B60L 13/03 (2006.01), B61L 1/08 (2006.01), B60L 7/10 (2006.01), B60L 11/00(2006.01), бюл. №17, опубликовано 15.06.2018). Изобретение относится к устройству получения электроэнергии при движении транспортного средства. Устройство для генерирования электроэнергии включает в себя размещенные под дорожным полотном основание и установленные на основании элементы электрогенератора. На основании установлен плоский статор генератора. В нижней части транспортных средств установлены элементы ротора генератора. Причем элементы ротора генератора выполнены в виде постоянных магнитов и/или герметично установленных обмоток возбуждения электромагнитного поля. На транспортных средствах дополнительно установлены солнечные фотоэлементы, подключенные к обмоткам возбуждения.

Недостатком прототипа является то, что изобретение предусматривает внесение дополнительной конструкции не только в дорожное полотно, но и в само транспортное средство, что усложняет устройство, снижает его энергоэффективность и надежность работы.

Задачей технического решения является упрощение конструкции, повышение энергоэффективности и надежности работы.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве генерации электроэнергии в дорожном полотне, содержащей, основание и установленные на основании элементы электрогенератора, причем основание выполнено небольшого размера из немагнитопроводящего материала в виде цилиндра с выпуклой верхней стороной, покрытой прочным упругим немагнитным материалом, дополнительно введена группа постоянных магнитов, группа сердечников с обмотками, направляющая поршня, поршень, области сжатого воздуха, защитный контейнер, накопитель электроэнергии, объект собственных нужд, заземлитель, причем основание, направляющая поршня, поршень жестко соединены между собой как единое целое, направляющая поршня и поршень расположены в областях сжатого воздуха, равноудаленно друг относительно друга по боковой стороне основания установлена группа постоянных магнитов, чередуясь с которой также равноудаленно друг относительно друга установлена группа сердечников с обмотками не соединенных с основанием, но соединенных между собой и выходом накопителя электроэнергии через положительную клемму, через отрицательную клемму накопитель электроэнергии соединен со входом объекта собственных нужд и входом заземлителя, большая часть устройства расположена внутри дорожного полотна, где защитный контейнер защищает устройство от попадания пыли и влаги.

На фиг. 1 изображена схема устройства генерации электроэнергии в дорожном полотне, на фиг. 2 - разрез А-А.

Устройство генерации электроэнергии в дорожном полотне, содержащее основание 1, выполненное в виде цилиндра с выпуклой верхней стороной, покрытой прочным упругим немагнитным материалом 2, жестко соединенное с поршнем 3 посредством жестко соединенной направляющей поршня 4, жестко соединенные поршень 3 и направляющая поршня 4 выполняют возвратно-поступательные движения в областях сжатого воздуха 5, равноудаленно друг относительно друга по боковой стороне основания 1 установлена группа постоянных магнитов 6, чередуясь с которой также равноудаленно друг относительно друга установлена группа сердечников с обмотками 7, не соединенных с основанием 1, но соединенных между собой и входом накопителя электроэнергии 8 через положительную клемму 9, через отрицательную клемму 10 накопитель электроэнергии 8 соединен со входом объекта собственных нужд 11 и входом заземлителя 12, большая часть устройства расположена в дорожном полотне, где защитный контейнер 13 защищает устройство от попадания пыли и влаги.

Устройство генерации электроэнергии в дорожном полотне работает следующим образом.

Автотранспортное средство, двигаясь с любой скоростью по дороге с установленным множеством устройств генерации в дорожном полотне, передает кинетическую энергию движения, тем самым оказывает усилие на выпуклую верхнюю сторону основания 1, покрытое прочным упругим немагнитным материалом 2 для исключения механической деформации со стороны движущихся автомобилей, основание 1, поршень 3, направляющая поршня 4 жестко соединены между собой как единое целое, поэтому усилие оказываемое на основание 1, передается на поршень 3 через направляющую поршня 4 в виде поступательного движения поршня 3 в областях сжатого воздуха 5, области сжатого воздуха 5 имеют повышенное давление, что вызывает возвратное движение поршня 3, возвращая его в исходное положение. Равноудаленно по периметру основания 1 установлена группа постоянных магнитов 6, чередуясь с которой также равноудаленно друг относительно друга установлена группа сердечников с обмотками 7, не соединенных с основанием, но соединенных между собой. При совершении возвратно-поступательных движений основания 1 с установленной на нем группой постоянных магнитов 6 относительно группы сердечников с обмотками 7, возникает электромагнитная индукция, и в сердечниках с обмотками 7 возникает индукционный ток, где с выхода сердечника с обмотками 7 ток поступает на вход накопителя электроэнергии 8 через положительную клемму 9, через отрицательную клемму 10 накопителя электроэнергии 8 ток поступает на вход объекта собственных нужд 11 и вход заземлителя 12, большая часть устройства расположена в дорожном полотне, где защитный контейнер 13 защищает устройство от попадания пыли и влаги.

Предлагаемое техническое решение, называемое устройством генерации электроэнергии в дорожном полотне позволяет обеспечивать повышение энергоэффективности работы устройства генерации электроэнергии в дорожном полотне, путем преобразования кинетической энергии движения со стороны движущихся с любой скоростью автотранспортных средств по дорожному полотну в электрическую за счет возвратно-поступательного движения постоянных магнитов относительно соединенных между собой сердечников с обмотками для питания объектов собственных нужд. Простая конструкция устройства генерации электроэнергии в дорожном полотне предусматривает применение его во множестве, расположенном в дорожном полотне, что позволяет его взаимозаменять, в случае, выхода из строя, что повышает надежность работы устройства генерации электроэнергии в дорожном полотне.

Изобретение относится к области электрических систем автомагистралей, в частности к дорожному полотну. Технический результат состоит в упрощении конструкции, повышении энергоэффективности и надежности работы. Основание выполнено небольшого размера из немагнитопроводящего материала в виде цилиндра с выпуклой верхней стороной, покрытой прочным упругим немагнитным материалом. Основание, направляющая поршня, поршень жестко соединены между собой как единое целое. Направляющая поршня и поршень расположены в областях сжатого воздуха. Равноудаленно относительно друг друга по боковой стороне основания установлена группа постоянных магнитов, чередуясь с которой также равноудаленно относительно друг друга установлена группа сердечников с обмотками, не соединенных с основанием, но соединенных между собой и выходом накопителя электроэнергии через положительную клемму. Через отрицательную клемму накопитель электроэнергии соединен с входом объекта собственных нужд и входом заземлителя. Большая часть устройства расположена внутри дорожного полотна, где защитный контейнер защищает устройство от попадания пыли и влаги. 2 ил.

Устройство генерации электроэнергии в дорожном полотне, содержащее основание и установленные на основании элементы электрогенератора, отличающееся тем, что основание выполнено небольшого размера из немагнитопроводящего материала в виде цилиндра с выпуклой верхней стороной, покрытой прочным упругим немагнитным материалом, дополнительно введена группа постоянных магнитов, группа сердечников с обмотками, направляющая поршня, поршень, области сжатого воздуха, защитный контейнер, накопитель электроэнергии, объект собственных нужд, заземлитель, причем основание, направляющая поршня, поршень жестко соединены между собой как единое целое, направляющая поршня и поршень расположены в областях сжатого воздуха, равноудаленно относительно друг друга, по боковой стороне основания установлена группа постоянных магнитов, чередуясь с которой также равноудаленно относительно друг друга установлена группа сердечников с обмотками, не соединенных с основанием, но соединенных между собой и выходом накопителя электроэнергии через положительную клемму, через отрицательную клемму накопитель электроэнергии соединен с входом объекта собственных нужд и входом заземлителя, большая часть устройства расположена внутри дорожного полотна, где защитный контейнер защищает устройство от попадания пыли и влаги.