Електрогенератор

Реферат: Електрогенератор містить несучій каркас, кожух, вал з призматичною частиною (Пр), n нерухомих дисків, фіксатори відстані нерухомих дисків, котушки, n+1 рухомих дисків, кільцеві виступи фіксації по висоті нерухомих дисків, крізні посадочні гнізда у рухомих дисках, хрестовини, втулки, шпильки, гайки, отвори. При цьому біполярні датчики Холла є датчиками магнітного поля, магнітними елементами є неодимові магніти, несучий каркас укладений в кожух, n рухомих дисків встановлені на валу, котушки розміщені на n+1 нерухомих дисках, магнітні елементи розміщені на n рухомих дисках, магнітні елементи взаємодіють з котушками на нерухомих дисках, а постійні магніти в магнітних елементах повернені різнойменними полюсами один до одного. Додатково оснащений системою охолодження дисків повітрям, що пропускається через електрогенератор, яка складається з розміщених з тильного боку електрогенератора принаймні двох лопатей, що нерухомо закріплені на валу, що обертається, при цьому в кожній з втулок змонтовані один в одному магнітні циліндри, зовнішній магнітний циліндр, закріплений на внутрішньому боці втулки, а внутрішній - на призматичній частині (Пр) вала, що обертається. Напроти розташованих на валу крайніх рухомих дисків на кожній з хрестовин закріплені пропущеними крізь отвори шпильками і гайками, зафіксованими в несучому каркасі, нерухомі плоскі магнітні диски, полюси яких спрямовані назустріч полюсам крайніх рухомих дисків, а привод обертання вала складається із шківа, клинопасової передачі, вала відбору потужності і обертового пристрою. UA 118209 U (12) UA 118209 U UA 118209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема до електричних машин, і може бути використана для електрогенераторів з постійними магнітами, принаймні застосована для підзаряджання акумуляторів в автомобілях і інших транспортних засобах. Відомий ЕЛЕКТРОГЕНЕРАТОР [див., наприклад, патент RU 2534046 С1, МПК Н02К 21/24 (2006.01), дата подання заявки: 10.06.2013 р., дата публікації: 27.11.2014 р.]. Відомий електрогенератор містить несучий каркас, укладений в кожух, встановлений на валу, що обертається, з чергуванням n нерухомих дисків з розміщеними по колу котушками і n рухомих дисків з розміщеними в його посадочних гніздах магнітними елементами з можливістю магнітної взаємодії з котушками. Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, по технічній суті й ефекту, що досягається, є вибраний як прототип ЕЛЕКТРОГЕНЕРАТОР [див. патент України № 103379 U, МПК (2015.01) Н02К 21/24, (2006.01) F03D 9/00. Номер заявки: u201506674. Дата подання заявки: 06.07.2015. Дата, з якої є чинними права на корисну модель: 10.12.2015. Публікація відомостей про видачу патенту: 10.12.2015, Бюл. № 23. Винахідник(и): Алєєв Анатолій Максимович (UA), Алєєва Наталія Анатоліївна (UA), Алєєва Тетяна Анатоліївна (UA). Власники: Алєєв Анатолій Максимович, Алєєва Наталія Анатоліївна, Алєєва Тетяна Анатоліївна]. Даний електрогенератор містить несучий каркас, укладений в кожух, встановлений на валу, що обертається, з чергуванням n нерухомих дисків з розміщеними по колу з котушками, електромагнітами і датчиками магнітного поля і n+1 рухомих дисків з розміщеними в його посадочних гніздах магнітними елементами з можливістю магнітної взаємодії з котушками, датчиками магнітного поля і кріплення конструктивних елементів електрогенератора. Рухомі диски мають фіксовані по висоті кільцеві виступи, посадочні гнізда під магнітні елементи, що мають циліндричну форму, виконані крізними, на торцевій стороні рухомого диска симетрично радіальній осі циліндричних магнітних елементів виконані проточки, твірні якої з одного боку зв'язані з бічною стороною циліндричного магнітного елемента, а з другого боку - з бічною поверхнею рухомого диска. При цьому котушки, електромагніти і датчики магнітного поля розміщені на нерухомому диску симетрично радіальній осі згаданих циліндричних магнітних елементів, рухомі диски закріплені на валу, що обертається, за допомогою різьбового з'єднання і зафіксовані пропущеним крізь отвори в них шплінтом, а нерухомі диски скріпляють між собою пропущеною крізь отвори в них шпилькою, зафіксованою в елементах несучого каркаса. Недоліками відомих електрогенераторів: аналога і вибраного як прототип, є низька енергетична ефективність вироблення електроенергії електрогенератором, яка обумовлена: - втратою частки виробленої електроенергії на подолання тертя в підшипниках, - втратою ефективності роботи магнітних елементів через нагрівання їх теплом, яке виділяється при генеруванні електроенергії в котушках нерухомого диска, - малою корисною магнітною поверхнею, що використовується рухомим диском, а також недостатньою надійністю, яка обумовлена складністю конструктивного рішення, трудомісткістю і не технологічністю монтажу, при яких можуть бути допущені неточності виготовлення електрогенератора і здійснення технологічних і робочих параметрів, що негативно відображається на енергетичній ефективності вироблення електроенергії. Суттєвими ознаками найближчого аналога (прототипу), які збігаються із електрогенератором, що заявляється, є наявність: несучого каркаса (1), кожуха (2), вала (3), що обертається, n нерухомих дисків (4), фіксаторів відстані (5) нерухомих дисків (4), котушок (6), n+1 рухомих дисків (7), кільцевих виступів (8) нерухомих дисків (4), крізних посадочних гнізд (9) у рухомих дисках (7), хрестовин (10), втулок (11) в хрестовинах (10), шпильок (12), гайок (13), отворів (14), біполярних датчиків Холла як датчиків магнітного поля, неодимових магнітів як магнітних елементів, укладення несучого каркаса в кожух, встановлення n+1 рухомих дисків (7) на валу (3), розміщення котушок (6) на n нерухомих дисках (4), розміщення n+1 магнітних елементів (7) на валу (3), взаємодія магнітних елементів (7) з котушками (6) на n нерухомих дисках (4), повернення постійних магнітів в магнітних елементах (7) різнойменними полюсами один до другого. Ознаками електрогенератора, що заявляється, які відрізняються від найближчого аналога (прототипу), є: привод (15) обертання вала (3), який складається зі: шківа (16), клинопасової передачі (17), вала відбору потужності (18), і обертаючого пристрою (19); система (20) охолодження дисків (4, 7) повітрям, до складу якої входять: лопаті (21), магнітні циліндри (22, 23), зовнішні магнітні циліндри (22) на внутрішньому боці втулки (11) хрестовин (10), внутрішні магнітні циліндри (23) на призматичній частині (Пр) вала (3), нерухомі плоскі магнітні диски (24) напроти крайніх рухомих дисків (7) на кожній з хрестовин (10), полюси нерухомих плоских магнітних дисків (24) спрямовані назустріч полюсам крайніх рухомих магнітних дисків (7). 1 UA 118209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі, що заявляється (електрогенератора), поставлено задачу удосконалення електрогенератора шляхом зміни конструктивних елементів електрогенератора, що дозволить усунути втрати частки виробленої електроенергії на подолання тертя в підшипниках, за рахунок усунення втрати ефективності роботи магнітних елементів через нагрівання їх теплом, яке виділяється при генеруванні електроенергії в котушках нерухомого диска, а також за рахунок підвищення надійності роботи електрогенератора, шляхом спрощення конструктивного рішення, трудомісткості і нетехнологічності монтажу, підвищити енергетичну ефективність вироблення електроенергії. Технічним результатом технічного рішення, що заявляється, є підвищення енергетичної ефективності вироблення електроенергії шляхом підвищення надійності роботи електрогенератора, спрощення конструктивного рішення, трудомісткості і нетехнологічності монтажу. Поставлена задача вирішується тим, що електрогенератор додатково оснащений системою (20) охолодження дисків (4, 7) повітрям, що пропускається через електрогенератор, яка складається з розміщених з тильного боку електрогенератора принаймні двох лопатей (21), що нерухомо закріплені на валу (3), що обертається; - в кожній з втулок (11) змонтовані один в одному магнітні циліндри (22, 23): зовнішній магнітний циліндр (22) закріплений на внутрішньому боці втулки (11) в хрестовині (10), а внутрішній (23) - на призматичній частині (Пр) вала (3), що обертається; - напроти закріплених на валу (3) крайніх рухомих дисків (7) на кожній з хрестовин (10) закріплені пропущеними крізь отвори (14) шпильками (12) і гайками (13), зафіксованими в несучому каркасі (1), нерухомі плоскі горизонтальні магнітні диски (24), полюси яких спрямовані назустріч полюсам магнітів крайніх рухомих дисків (7), - привод (15) обертання вала (3), який складається із шківа (16), клинопасової передачі (17), вала відбору потужності (18), обертаючого пристрою (19); - система (20) охолодження дисків (4, 7) повітрям, до складу якої входять лопаті (21); - магнітні циліндри (22, 23), - зовнішні магнітні циліндри (22) на внутрішньому боці закріплені у втулці хрестовини (10), - внутрішні магнітні циліндри (23) закріплені на призматичній частині (Пр) вала (3), - нерухомі плоскі магнітні диски (24) розташовані напроти крайніх рухомих магнітних дисків (7) на кожній з хрестовин (10), - полюси нерухомих плоских магнітних дисків (24) спрямовані назустріч полюсам крайніх рухомих магнітних дисків (7). Суть технічного рішення, що заявляється (електрогенератора), полягає в наступному. При додатковому оснащенні електрогенератора системою (20) охолодження дисків (4, 7) повітрям, що пропускається через електрогенератор, яка складається з розміщених з тильного боку електрогенератора принаймні двох лопатей (21), що нерухомо закріплені на валу (3), що обертається, підвищується енергетична ефективність вироблення електроенергії, тому що відбувається охолодження котушок і магнітних елементів. Як результат цього запобігається нагрівання постійних магнітів. Тривале нагрівання постійних магнітів веде до погіршення і навіть до втрати ними магнітних властивостей. А поступове погіршення аж до втрати магнітних властивостей магнітами рухомих дисків веде до поступовій втраті енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. При монтажі в кожній з втулок (11) один в другому магнітних циліндрів (22, 23): при закріпленні зовнішнього магнітного циліндра (22) на внутрішньому боці втулки (11), а внутрішнього магнітного циліндра (23) - на призматичній частині (Пр) вала (3), що обертається, між магнітними циліндрами відбувається взаємодія, яке веде до відштовхування їх один від одного. За рахунок відштовхування циліндричних магнітів відбувається вільне, практично позбавлене тертя, обертання магнітів відносно один одного. А зменшення тертя веде до зниження опору обертанню вала, на якому розміщені роторні диски, тобто до підвищення енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. При закріпленні напроти розташованих на валу (3) крайніх рухомих дисків (7) на кожній з хрестовин (10) пропущеними крізь отвори (14) шпильками (12) і гайками (13), зафіксованими в несучому каркасі (1), нерухомих плоских магнітних дисків (24), полюси яких спрямовані назустріч полюсам крайніх рухомих дисків (7), між нерухомими і рухомими магнітними дисками відбувається магнітна взаємодія, яка веде до відштовхування їх один від другого. За рахунок відштовхування плоских магнітних дисків відбувається вільний, практично позбавлений тертя рух магнітів відносно один одного. При цьому зменшення тертя між дисками на хрестовині і рухомими дисками на валу, що обертається, веде до зниження опору обертанню вала, тобто до підвищення енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. 2 UA 118209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При виконанні приводу (15) обертання вала (3) зі шківа (16), клинопасової передачі (17), вала відбору потужності (18) і обертаючого пристрою (19), здійснюється стійке забезпечення електрогенератора енергією на обертання вала від зовнішнього джерела, що веде до стабільної роботи електрогенератора, тобто до підвищення його енергетичної ефективності. При виготовленні системи (20) охолодження дисків (4, 7) повітрям у вигляді лопатей підвищується енергетична ефективність електрогенератора, так як котушки і магнітні елементи, які охолоджуються повітрям, що проходить через них, що сприяє запобіганню нагрівання постійних магнітів. Тривале нагрівання постійних магнітів веде до погіршення і навіть до втрати ними магнітних властивостей. А поступове погіршення аж до втрати магнітних властивостей магнітами рухомих дисків веде до поступової втрати енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. При розміщенні магнітних циліндрів (22, 23): зовнішнього (22) - на внутрішньому боці втулки (11) в хрестовині (10), а внутрішнього - на призматичної частині (Пр) вала (3), магнітні циліндри відштовхуються один від одного. За рахунок їх відштовхування відбувається вільне обертання магнітів відносно один одного, практично при позбавленні тертя. Зменшення тертя, аж до практично повної відсутності, веде до зниження опору обертанню вала, на якому розміщені роторні диски, тобто до підвищення енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. При розміщенні нерухомих плоских магнітних дисків (24) напроти крайніх рухомих дисків (7) на кожній з хрестовин (10), між нерухомими на хрестовині і рухомими на валу магнітними дисками відбувається взаємодія, яке веде до відштовхування їх один від одного. За рахунок цього відбувається вільний, практично позбавлений тертя, рух вала відносно несучого каркаса. При цьому зменшення тертя між нерухомими дисками на хрестовині і рухомими дисками на обертовому валу веде до значного зниження опору обертанню вала, тобто до підвищення енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. При спрямуванні полюсів нерухомих плоских магнітних дисків (24) назустріч полюсам крайніх рухомих магнітних дисків (7), між нерухомими на хрестовині і рухомими на валу магнітними дисками відбувається відштовхування їх один від одного. За рахунок цього відбувається зменшення тертя між нерухомими дисками на хрестовині і роторними дисками на обертовому валу, що веде до значного підвищення енергетичної ефективності електрогенератора, що заявляється. Таким чином, сукупність суттєвих ознак заявленого технічного рішення дозволяє досягти технічного результату, зазначеного в технічному рішенні, що заявляється. Крім цього суть технічного рішення, що заявляється, ілюструється також його принциповою схемою, наведеною на кресленні. На кресленні зображений розріз схематичного загального виду електрогенератора, що заявляється. До складу електрогенератора, що заявляється, входять наступні елементи та вузли: - несучий каркас (1), - кожух (2), - вал (3), що обертається, - призматична частина (Пр) вала (3), - n нерухомих дисків (4), - фіксатори відстані (5) нерухомих дисків (4), - m котушок (6) на нерухомих дисках (4), - n+1 рухомих дисків (7), - кільцеві виступи (8), що фіксують по висоті диски (4, 7), - крізні посадочні гнізда (9) у рухомих дисках (7), - хрестовини (10), - втулки (11), - шпильки (12), - гайки (13); - отвори (14); - привод (15) обертання вала (3), - шків (16), - клинопасова передача (17), - вал відбору потужності (18), - обертовий пристрій (19); - система (20) охолодження дисків (4, 7) повітрям, - лопаті (21), 3 UA 118209 U 5 10 15 - зовнішні (22) і внутрішні (23) магнітні циліндри, - нерухомі плоскі магнітні диски (24). Електрогенератор, що заявляється, функціонує наступним чином. Енергія на обертання вала (3) передається від обертового пристрою (19) через вал відбору потужності (18) і клинопасову передачу (17). При обертанні вала (3) в обертальний рух наводяться закріплені на його призматичній частини (Пр) рухомі диски (7), і розташовані на кінцях вала (3) внутрішні циліндричні магніти (23). Звернені один до одного однойменними полюсами зовнішні (22) і внутрішні (23) циліндричні магніти відштовхуються один від одного, утворюючи так званий магнітний підшипник. За рахунок такої конструкції значно знижується тертя між внутрішнім (23) і зовнішнім (22) циліндричними магнітами, і вал (3) починає обертатися практично без втрат енергії на подолання сил тертя. Закріплені на валу (3) рухомі диски (7) обертаються разом з валом, і своїми магнітними елементами взаємодіють з котушками (6) нерухомих дисків (4). В результаті цієї взаємодії в котушках індукується електромагнітне поле, напруга і частота якої залежить від швидкості обертання магнітних дисків (від числа обертів вала (3)) і від кількості витків дроту в котушках (6). Індуковане таким чином електричне поле з заданою напругою і силою струму відводиться через комутаційну систему споживачеві, наприклад на підзарядку акумуляторів транспортного засобу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 Електрогенератор, що містить несучій каркас, кожух, вал з призматичною частиною (Пр), n нерухомих дисків, фіксатори відстані нерухомих дисків, котушки, n+1 рухомих дисків, кільцеві виступи фіксації по висоті нерухомих дисків, крізні посадочні гнізда у рухомих дисках, хрестовини, втулки, шпильки, гайки, отвори, при цьому біполярні датчики Холла є датчиками магнітного поля, магнітними елементами є неодимові магніти, несучий каркас укладений в кожух, n рухомих дисків встановлені на валу, котушки розміщені на n+1 нерухомих дисках, магнітні елементи розміщені на n рухомих дисках, магнітні елементи взаємодіють з котушками на нерухомих дисках, а постійні магніти в магнітних елементах повернені різнойменними полюсами один до одного, який відрізняється тим, що він додатково оснащений системою охолодження дисків повітрям, що пропускається через електрогенератор, яка складається з розміщених з тильного боку електрогенератора принаймні двох лопатей, що нерухомо закріплені на валу, що обертається, при цьому в кожній з втулок змонтовані один в одному магнітні циліндри, зовнішній магнітний циліндр, закріплений на внутрішньому боці втулки, а внутрішній - на призматичній частині (Пр) вала, що обертається; напроти розташованих на валу крайніх рухомих дисків на кожній з хрестовин закріплені пропущеними крізь отвори шпильками і гайками, зафіксованими в несучому каркасі, нерухомі плоскі магнітні диски, полюси яких спрямовані назустріч полюсам крайніх рухомих дисків, а привод обертання вала складається із шківа, клинопасової передачі, вала відбору потужності і обертового пристрою, причому система охолодження дисків повітрям виконана у вигляді лопатей, що розміщені з тильного боку електрогенератора; зовнішні магнітні циліндри розташовані на внутрішньому боці втулки, а внутрішні - на призматичній частині (Пр) вала, нерухомі плоскі магнітні диски змонтовані напроти крайніх рухомих дисків на кожній з хрестовин, крім того полюси нерухомих плоских магнітних дисків спрямовані назустріч полюсам крайніх рухомих магнітних дисків. 4 UA 118209 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5