Способ выработки электроэнергии (варианты) Российский патент 2022 года по МПК H02K16/02 H02K21/12 H02K3/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к электротехнике, к способам производства или выработки электрической энергии.

Уровень техники

Известен способ выработки электроэнергии (http://900igr.net/prezentacija/fizika/elektrodinairiika-74506/generator-peremennogo-toka-11.html, обнаружено 20.02.2021 г.), включающий вращение ротора с магнитами относительно неподвижного статора выполненного из железа на полюсах которого располагаются две обмотки, причем конец первой обмотки соединен с началом второй обмотки. Ротор, вращаясь, создает переменный магнитный поток в статоре. Таким образом на концах обмоток возникает электродвижущая сила.

Недостатком указанного объекта низкий коэффициент полезной действия, так как используется один вращающийся ротор, кроме того обмотки выполнены вокруг оси перпендикулярной оси ротора вокруг которой движется ротор. Так же недостатком является большая длина проводника в лобовых частях обмоток, которые не принимают участия в выработке электроэнергии, при этом увеличивают активное и индуктивное сопротивление обмоток, что ухудшает полезные характеристики.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия (далее КПД), за счет вращения соединенных между собой двух роторов относительно неподвижного статора (по первому варианту) или наоборот вращения статора относительно соединенных между собой неподвижных двух роторов (по второму варианту), причем статор расположен между роторами (или в зазоре между ними), кроме того витки на статоре выполнены вокруг центральной оси корпуса статора которая выполнена по центру корпуса статора вдоль его длины, что позволяет повысить КПД за счет улучшенного расположения и распределения проводника обмоток в магнитном поле ротора, а именно: уменьшения длины проводника в лобовой части обмоток, которая не взаимодействуют с магнитным полем ротора и не участвуют в выработке электроэнергии, и увеличения рабочей длины проводника, взаимодействующего с магнитным полем ротора, без увеличения общей длины проводника, что положительно сказывается на уменьшении активного сопротивления генератора. Обмотка состоит из двух частей намотанных навстречу друг другу, такой способ намотки увеличивает отдачу тока генератором и уменьшает его индуктивное сопротивление.

Результат достигается заявленным способом выработки электроэнергии по первому варианту включающим синхронное вращение в одном направлении одноименных магнитных полюсов маленького ротора и большого ротора относительно друг друга, причем маленький ротор размещен в большом роторе, в зазоре которых расположен неподвижно статор с обмоткой, причем обмоток выполнено две на статоре, который выполнен в форме полого цилиндра, причем витки обмотки выполнены по окружности корпуса статора от внутреннего его периметра корпуса которое образует внутреннее отверстие к внешнему периметру корпуса статора, кроме того обмотки выполнены с возможностью при протекании электрического тока создания встречного магнитного потока в статоре.

Результат достигается заявленным способом выработки электроэнергии по второму варианту включающим вращение статора относительно маленького ротора и большого ротора, которые размещены с внутренней и с внешней стороны статора, который выполнен в форме полого цилиндра, при этом одноименные магнитные полюса маленького ротора и большого ротора закреплены вместе относительно друг друга, причем маленький ротор размещен в большом роторе, в зазоре которых расположен статор с обмоткой, причем обмоток выполнено две на статоре, причем витки обмотки выполнены по окружности корпуса статора от внутреннего его периметра корпуса которое образует внутреннее отверстие к внешнему периметру корпуса статора, кроме того обмотки выполнены с возможностью при протекании электрического тока создания встречного магнитного потока в статоре.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой приведена схема генератора работающего по принципу заявленных способов.

Осуществление изобретения

На фигуре изображен один из вариантов осуществления генератора работающего по принципу заявленных способов включающий маленький ротор 2, который закреплен в большом роторе 1, причем между ними в зазоре закреплен статор 3 с обмоткой 4, при этом обмоток 4 выполнено две на статоре 3, причем витки обмотки 4 выполнены по окружности корпуса статора 3 от внутреннего его периметра корпуса которое образует внутреннее отверстие к внешнему периметру корпуса статора 3, а маленький ротор 2 соединен с большим ротором 1, кроме того обмотки 4 выполнены с возможностью при протекании электрического тока создания встречного магнитного потока в статоре 3.

В заявленных способах выработки электроэнергии используются два ротора, маленький (или внутренний) 2 и большой (или внешний) 1 на которых расположены магниты с одноименными полюсами друг напротив друга. Роторы 1, 2 вращаются синхронно в одном направлении. В зазоре между роторами расположен статор 3 с обмотками.

Статор 3 выполнен из железа в виде цилиндра, на который намотаны обмотки 4. Длина цилиндра выбирается такой, чтобы получить необходимую длину витка, взаимодействующую с магнитным полем роторов, для получения необходимого напряжения.

Обмотки выполнены таким образом, что наводимый магнитным полем ротора протекающий по ним электрический ток имеет одно направление, а наводимый электрическим током обмоток магнитный поток в статоре имеет встречное направление.

Как вариант: конец первой обмотки соединен с концом второй обмотки (на фигуре начала обмоток обозначены точками). Первая обмотка намотана против часовой стрелки, вторая по часовой стрелке. Таким образом направление витков обмоток встречное, однако наводимый полюсами роторов ток в соединенных обмотках имеет одно направление (согласно правилу правой руки), а наводимый обмотками магнитный поток в статоре имеет встречное направление (согласно правилу Буравчика).

Роторы, вращаясь, создают переменное магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярно пересекают витки обмоток. На концах обмоток возникает электродвижущая сила.

Генератор работает заявленным способом по первому варианту следующим образом.

Маленький ротор 2 и большой ротор 1 начинают синхронное вращение в одном направлении относительно неподвижного статора 3, на концах обмоток 4 которого возникает электродвижущая сила.

Генератор работает заявленным способом по второму варианту следующим образом.

Статор 3 начинает вращение относительно неподвижного маленького ротора 2 и большого ротора 1, на концах обмоток 4 статора 3 возникает электродвижущая сила.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в каждом заявленном способе используются одновременно два ротора, и за счет выполнения обмоток именно вокруг оси, которая проходит вдоль длины корпуса статора.

Статор 3 выполнен в форме полого цилиндра.

В новом генераторе, работающим в соответствии с заявленными способами выработки электроэнергии протекающий по обмоткам электрический ток создает противодействующие магнитное поле полюсам роторов в первую очередь (по правилу Ленца), инициируя противодействие магнитных потоков в статоре: магнитный поток в статоре от первой обмотки противодействует встречному магнитному потоку от второй обмотки. Таким образом, что электрический ток возрастает до такой величины, при которой уравновешиваются магнитные потоки в статоре и магнитное поле витков с полем полюсов роторов.

Известно, что для получения необходимой мощности от генератора необходимо: либо увеличить количество витков обмоток, пронизываемых магнитным потоком от ротора, либо увеличить силу магнитного потока при меньшем количестве витков. Для решения этих задач, используются различные материалы, технические решения, иногда компромиссные. Например: при увеличении количества витков, увеличивается длина проводника обмоток, что приводит к повышению внутреннего сопротивления генератора, это приводит к тому, что увеличивается напряжение холостого хода генератора, а при подключении нагрузки напряжение падает, что отрицательно сказывается на характеристике генератора, как источника электрического тока.

В новом генераторе мощность повышена благодаря противодействию магнитных потоков обмоток внутри статора.

В новом генераторе большая часть длинны проволоки обмоток взаимодействует с магнитным полем роторов и полностью взаимодействует с магнитным потоком статора. Тем самым имея меньшую длину, меньшее сопротивление, электродвижущую силу, более приближенную к напряжению под нагрузкой.

На заводе или предприятии имеется все необходимое оборудование для производства генераторов работающих по принципу заявленных способов выработки электроэнергии. Каждый произведенный генератор работающий по принципу заявленных способов выработки электроэнергии выполнен в виде единой конструкции, а именно отдельные компоненты (или составные части) генератора соединены между собой на одном предприятии-изготовителе (или заводе-изготовителе) сборочными операциями, такими как свинчивание, сочленение, клепка, сварка, пайка, опрессовка, развальцовка и т.п.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение КПД. Результат достигается заявленным способом выработки электроэнергии, по первому варианту включающим синхронное вращение в одном направлении одноименных магнитных полюсов маленького и большого роторов относительно друг друга. В зазоре между роторами расположен статор с двумя обмотками. Особенностью изобретения является выполнение витков обмотки по окружности полого цилиндрического корпуса статора от внутреннего его периметра корпуса, образующего внутреннее отверстие, к внешнему периметру корпуса статора. Кроме того, обмотки выполнены с возможностью при протекании электрического тока создания встречного магнитного потока в статоре. Возможно выполнение как с подвижными роторами и неподвижным статором, так и с подвижным статором и неподвижными роторами. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ выработки электроэнергии, включающий синхронное вращение в одном направлении одноименных магнитных полюсов маленького ротора и большого ротора относительно друг друга, причем маленький ротор размещен в большом роторе, в зазоре которых расположен неподвижно статор с обмоткой, причем обмоток выполнено две на статоре, который выполнен в форме полого цилиндра, причем витки обмотки выполнены по окружности корпуса статора от внутреннего его периметра корпуса, который образует внутреннее отверстие, к внешнему периметру корпуса статора, кроме того, обмотки выполнены с возможностью при протекании электрического тока создания встречного магнитного потока в статоре.

2. Способ выработки электроэнергии, включающий вращение статора относительно маленького ротора и большого ротора, которые размещены с внутренней и с внешней стороны статора, который выполнен в форме полого цилиндра, при этом одноименные магнитные полюса маленького ротора и большого ротора закреплены вместе относительно друг друга, причем маленький ротор размещен в большом роторе, в зазоре которых расположен статор с обмоткой, причем обмоток выполнено две на статоре, причем витки обмотки выполнены по окружности корпуса статора от внутреннего его периметра корпуса, который образует внутреннее отверстие, к внешнему периметру корпуса статора, кроме того, обмотки выполнены с возможностью при протекании электрического тока создания встречного магнитного потока в статоре.