Термоелектричний двигун

Реферат: Термоелектричний двигун, що містить корпус, у якому розміщені ротор з валом та обмоткою, електрично пов'язаною з колектором, статор з магнітопроводами, полюсами та обмоткою, магнітопроводи утворюють з внутрішньою поверхнею корпуса канали для циркуляції холодного теплоносія та канали для циркуляції гарячого теплоносія. При цьому витки обмотки статора виконані з провідників у вигляді з'єднаних між собою термоелементів з гарячими і холодними спаями, і навиті так, що гарячі спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції гарячого теплоносія, а холодні спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції холодного теплоносія. На магнітопроводи статора додатково встановлені спіралеподібні гвинтоподібні котушки, на які навиті витки обмотки статора. UA 107996 U (54) ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ДВИГУН UA 107996 U UA 107996 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області електротехніки і може бути використана в будь-якій області промисловості, зокрема в енергетиці та транспорті як електричні машини постійного струму, які працюють від джерела термоелектрики, одержаного від перепаду температур в спаях термоелементів. Відомий термоелектричний двигун, що містить корпус, в якому розміщені ротор з валом та обмоткою, електрично пов'язаною з колектором, статор з магнітопроводами, полюсами та обмоткою, магнітопроводи утворюють з внутрішньою поверхнею корпуса канали для циркуляції холодного теплоносія та канали для циркуляції гарячого теплоносія, при цьому витки обмотки статора виконані з провідників у вигляді з'єднаних між собою термоелементів з гарячими і холодними спаями, і навиті так, що гарячі спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції гарячого теплоносія, а холодні спаї термоелементів розміщені в каналах для 10 циркуляції холодного теплоносія [див. патент України №25110, МПК Н02К 27/00, заявл. 23.03.2007 р., опубл. 25.07.2007 р.]. Недоліком відомого термоелектричного двигуна є його великі габарити і невисокий ККД. У відомому термоелектричному двигуні витки обмотки статора намотані безпосередньо на магнітопровід статора. Таке конструктивне виконання обмотки вимагає застосування електроізольованих провідників, що призводить до значного збільшення об'єму обмотки і, як наслідок, до збільшення загальної довжини провідників в обмотці, в результаті чого підвищується внутрішній омічний опір обмотки. Це викликає збільшення електричних втрат у внутрішніх ланцюгах обмотки, що, у свою чергу, призводить до зниження ККД двигуна. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення термоелектричного двигуна, у якому за рахунок введення нових елементів і нового їх взаємного розташування, які дозволяють оптимізувати масогабаритні та електричні параметри обмотки статора, що приводить до зниження електричних втрат в ланцюзі обмотки, і, в свою чергу, дозволяє зменшити габарити двигуна і підвищити його ККД. Поставлена задача вирішується тим, що термоелектричний двигун містить корпус, у якому розміщені ротор з валом та обмоткою, електрично пов'язаною з колектором, статор з магнітопроводами, полюсами та обмоткою, магнітопроводи утворюють з внутрішньою поверхнею корпуса канали для циркуляції холодного теплоносія та канали для циркуляції гарячого теплоносія, при цьому витки обмотки статора виконані з провідників у вигляді з'єднаних між собою термоелементів з гарячими і холодними спаями, і навиті так, що гарячі спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції гарячого теплоносія, а холодні спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції холодного теплоносія, новим, згідно з корисною моделлю, на магнітопроводи статора додатково встановлені спіралеподібні гвинтоподібні котушки, на які навиті витки обмотки статора. Згідно з корисною моделлю, що витки паралельних ланцюгів обмотки статора, які виконані з провідників у вигляді з'єднаних термоелектричних елементів і навиті на спіралеподібні гвинтоподібні котушки, не ізольовані між собою. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак, що заявляються, та технічним результатом, що досягається, обумовлена новими ознаками, а саме: - встановлення додатково на магнітопроводах статора спіралеподібних гвинтоподібних котушок, на які навиті витки обмотки статора; - виконання витків паралельних ланцюгів обмотки статора з провідників у вигляді з'єднаних термоелементів, не ізольованих між собою, і навитих на спіралеподібні гвинтоподібні котушки, в сукупності з відомими суттєвими ознаками технічного рішення, яке заявляється, дозволяє зменшити габарити термоелектричного двигуна, який заявляється, і підвищити ККД. Нове конструктивне виконання обмотки статора надає можливість рознести в просторі витки обмотки з різними електричними потенціалами, і завдяки цьому здійснити навивку витків паралельних ланцюгів обмотки, не ізолюючи їх між собою. В результаті цього зменшується загальна довжина витків обмотки, її об'ємні параметри і, як наслідок, зменшуються габарити термоелектричного двигуна. Крім того, зменшується омічний опір провідників в обмотці статора, за рахунок чого знижуються внутрішні електричні втрати, за рахунок чого забезпечується підвищення ККД двигуна. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично зображений термоелектричний двигун, на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1, на фіг. 3 зображене взаємне розташування витків електричної обмотки статора, навитих на спіралеподібну гвинтоподібну котушку. Термоелектричний двигун містить корпус 1, виконаний з магнітно-проникного матеріалу, в якому розміщені ротор 2 з валом 3 і обмоткою 4, електрично пов'язаною з колектором 5. Статор 1 UA 107996 U 5 10 15 20 25 30 35 6 двигуна складається з полюсів 7 з магнітопроводами 8, які з'єднані з корпусом 1 в єдиний магнітний ланцюг. Магнітопроводи 8 статора 6 утворюють з внутрішньою поверхнею корпуса 1 канали 9 для циркуляції холодного теплоносія, а також канали 10 для циркуляції гарячого теплоносія. На магнітопроводи 8 статора 6 встановлені спіралеподібні гвинтоподібні котушки 11, на які навита електрична обмотка 12 з провідників у вигляді з'єднаних термоелементів, наприклад термопар з різнорідного металевого дроту. Гарячі спаї 13 витків обмотки 12 розміщені в каналах 10 для циркуляції гарячого теплоносія, а холодні спаї 14 витків обмотки 12 розміщені в каналах 9 для циркуляції холодного теплоносія. Джерело 15 теплової енергії виконане, наприклад, у вигляді газового пальника. Як джерело 15 теплової енергії може бути використаний будь-який пристрій для спалювання будь-якого з видів палива (газоподібного, рідкого або твердого). Термоелектричний двигун працює таким чином. Гарячі продукти згоряння будь-якого екологічно чистого палива з джерела 15 теплової енергії надходять у канали 10 для циркуляції гарячого теплоносія, в яких розташовані гарячі спаї 13 витків обмотки 12, навитих на спіралеподібні гвинтоподібні котушки 11, які розташовані на магнітопроводі 8 статора 6, розміщеного в корпусі 1 двигуна. Через канали 9 для циркуляції холодного теплоносія, в яких розташовані холодні спаї 14 обмотки 12 статора 6, подають до пальника 15 повітря з температурою навколишнього середовища. Подачу повітря здійснюють за допомогою вентилятора (на кресленні не показаний) для забезпечення повного згоряння палива. За рахунок різниці температур гарячих спаїв 13 і холодних спаїв 14 в обмотці 12 магнітопроводу 8 статора 6 наводиться електричний струм, який утворює магнітне поле статора 6. Потім електричний струм через колектор 5 подається на обмотку 4 ротора 2, утворюючи магнітне поле ротора 2. Взаємодія магнітних полів статора 6 і ротора 2 створює крутний момент на валу 3 ротора 2, який передається до пристрою, що приводиться. Термоелектричний двигун, що заявляється, відрізняється компактністю, має достатньо високий для даного класу електричних машин ККД, рівний 25-30 %. Крім того, конструкція термоелектричного двигуна, що заявляється, дозволяє використовувати як джерело теплової енергії будь-яке недороге екологічно чисте паливо, завдяки чому в процесі роботи двигуна не виділяються речовини, які забруднюють навколишнє середовище. За своїми технічними і електричним характеристикам термоелектричний двигун, що заявляється, можна порівняти з двигуном внутрішнього згоряння. Виготовляють термоелектричний двигун на відомому вітчизняному обладнанні, в умовах промислового виробництва, з використанням відомих матеріалів і засобів, а також технологій складання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Термоелектричний двигун, що містить корпус, у якому розміщені ротор з валом та обмоткою, електрично пов'язаною з колектором, статор з магнітопроводами, полюсами та обмоткою, магнітопроводи утворюють з внутрішньою поверхнею корпуса канали для циркуляції холодного теплоносія та канали для циркуляції гарячого теплоносія, при цьому витки обмотки статора виконані з провідників у вигляді з'єднаних між собою термоелементів з гарячими і холодними спаями, і навиті так, що гарячі спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції гарячого теплоносія, а холодні спаї термоелементів розміщені в каналах для циркуляції холодного теплоносія, який відрізняється тим, що на магнітопроводи статора додатково встановлені спіралеподібні гвинтоподібні котушки, на які навиті витки обмотки статора. 2. Термоелектричний двигун за п. 1, який відрізняється тим, що витки паралельних ланцюгів обмотки статора, які виконані з провідників у вигляді з'єднаних термоелектричних елементів і навиті на спіралеподібні гвинтоподібні котушки, не ізольовані між собою. 2 UA 107996 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3