Электрический генератор для искусственного спутника земли

Изобретение относится к электрической технике, в частности к устройствам получения электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии на космических аппаратах, перемещающихся в пространстве относительно силовых линий магнитного поля Земли. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности электрического генератора. Технический результат достигается тем, что обмотка якоря генератора состоит не менее чем из трех катушек, оси которых расположены под углом друг к другу и лежат в разных плоскостях, обмотки катушек соединены последовательно и согласно. 2 ил.

 

Изобретение относится к электрической технике, в частности к устройствам получения электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии на космических аппаратах, перемещающихся в пространстве относительно силовых линий магнитного поля Земли.

При движении проводника в магнитном поле Земли провод пересекает линии магнитного поля Земли с индукцией В и в нем по закону электромагнитной индукции индуцируется ЭДС

E=Blν,

где l - активная длина проводника;

ν - линейная скорость проводника обмотки якоря.

Известно устройство (Tether power generator for earth orbiting satellites. Patent US 004923151, В64G 1/64, 1990 г.), конструкция которого предполагает наличие двух объектов, движущихся на орбите вокруг Земли и связанных между собой коаксиальным кабелем. Кабель требует определенной ориентации относительно силовых линий магнитного поля Земли, его перемещение вдоль силовых линий не приведет к появлению электродвижущей силы. Это потребует постоянной определенной ориентации обоих движущихся объектов. Однако вывод такого объекта на орбиту или монтаж его на орбите, а также постоянная ориентация в пространстве является весьма сложной задачей. Связь двух объектов на орбите гибким кабелем невозможна, объекты имеют ненулевую скорость относительно друг друга, кабель оборвется. Связь двух объектов жесткой конструкцией превращает их в один объект огромных размеров (сотни - тысячи метров), резко увеличивает вес и делает его неуправляемым.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электрический генератор для подвижных объектов (заявка на изобретение RU №2010147411 А от 19.11.2010, МПК H02K 23/00, опубл. 27.05.2012, бюлл. №15), в котором якорь выполнен в виде катушки, половина которой, включающая в себя половину каждого витка катушки, закрыта магнитонепроницаемым экраном. Использование катушки вместо прямолинейного отрезка кабеля облегчает осуществление ориентации проводника, в котором индуцируется ЭДС, однако не исключает выполнение этой операции вообще.

Существенным недостатком такого генератора является необходимость ориентации положения генератора в пространстве относительно силовых линий магнитного поля Земли. В ряде случаев (например, для спутников с изменяемым положением в пространстве) это потребует установки сложной системы ориентации, что скажется на надежности всего объекта в целом. Отсутствие такой системы или ее отказ приведет к тому, что при произвольной ориентации генератора на его выходе может индуцироваться ЭДС величиной от 0 до 1Е, где Е - максимально возможное значение ЭДС при оптимальной ориентации витков обмоток относительно силовых линий магнитного поля, 0 - при отклонении от этого положения на 90°.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и надежности электрического генератора.

Указанная задача достигается тем, что согласно изобретению обмотка якоря генератора состоит не менее, чем из трех катушек, оси которых расположенных под углом друг к другу и лежат в разных плоскостях, обмотки катушек соединены последовательно и согласно.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является выполнение обмотки якоря генератора не менее, чем из трех катушек, оси которых расположенных под углом друг к другу и лежат в разных плоскостях, обмотки катушек соединены последовательно и согласно.

На фиг.1 показан электрический генератор, якорь которого выполнен в виде трех катушек 1, 2 и 3, обмотки которых последовательно соединены между собой. Положение проводников 4, 5 и 6 в катушках совпадает с положением осей X, Y, Z, расположенных перпендикулярно друг другу. Половина каждой из катушек 1, 2 и 3 закрыта магнитонепроницаемым экраном 7, 8 и 9 соответственно.

На фиг.2 показано положение вектора В при произвольной ориентации катушек генератора относительно силовых линий магнитного поля Земли.

Взаимно перпендикулярное положение осей X, Y, Z показано для простоты пояснения, из-за особенностей конструкции и расположения обмоток генератора на объекте этот угол может отличаться от 90°.

При произвольном положении вектора В (фиг.2), определяемом углами а (в плоскости XOY) и β (в плоскости COZ), его проекции на оси OX, OY и OZ будут соответственно равны:

ВХ=B·cos α·cos β

BY=B·sin α-cos β

BZ=B·sin β

При последовательном и согласном включении обмоток катушек 1-3 суммарная индуцируемая в них ЭДС будет равна:

E=|BX|νl+|BY|νl+|BZ|νl=Bνl(|cos α·cos β|+|sin α·cos β|+|sin β|)

Расчеты показывают, что при любых возможных комбинациях величин этих углов величина ЕДС лежит в пределах Е - (1…1,71)5νl. Следовательно, при любом положении предлагаемого генератора будет гарантировано получение ЭДС не менее, чем максимально возможное значение ЭДС (Е=Blν) от одной обмотки при оптимальной ее ориентации относительно силовых линий магнитного поля Земли.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность и надежность электрического генератора ввиду гарантированного получения ЭДС при полном отсутствии системы его ориентации при любой ориентации генератора относительно силовых линий магнитного поля Земли.

Электрический генератор, якорь которого выполнен в виде катушки, половина которой, включающая в себя половину каждого витка катушки, закрыта магнитонепроницаемым экраном, отличающийся тем, что обмотка якоря генератора состоит не менее чем из трех катушек, оси которых расположены под углом друг к другу и лежат в разных плоскостях, обмотки катушек соединены последовательно и согласно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электродвигателям постоянного тока, и касается особенностей конструктивного выполнения коммутационной системы системы для электродвигателя постоянного тока, работающего в окружающей среде в забое скважины.

Изобретение относится к области электротехники и касается конструктивного исполнения однофазных коллекторных электрических двигателей с последовательным возбуждением и универсальных коллекторных двигателей и может быть использовано в устройствах автоматики, в бытовой технике и в качестве силовых тяговых электрических двигателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве электрических двигателей и генераторов постоянного тока любой мощности с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного исполнения коллекторных электрических машин постоянного и переменного тока, а также универсальных коллекторных электрических двигателей.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано для передачи крутящего момента, например, к колесам электротранспортного средства, валку прокатного стана и прочему.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей постоянного тока, частности - безредукторных коллекторных электродвигателей низкого напряжения, и может быть использовано в различных областях техники, например в качестве мотор-колес в таких транспортных средствах, как электроприводные скутера, мотоциклы, электро-автомобили и т.д.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов для поддержания устойчивой регулируемой частоты вращения в широком диапазоне скоростей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве автономного устройства небольшой мощности. .

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к комбинированным электрическим генераторам. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам. .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для производства коллекторных электродвигателей. Коллекторный электродвигатель содержит корпус со статором, в подшипниковых узлах которого установлен приводной вал с якорем, электрообмотки которого соединены с коллекторными пластинами, щеточный узел, соединенный с вводными электропроводами, каналы для прохождения внутри корпуса охлаждающего воздуха. В корпусе двигателя, с противоположной от вентилятора области якоря части корпуса, выполнены дополнительные сквозные отверстия для прохождения охлаждающего воздуха, а торцевая часть внутреннего объема корпуса, примыкающая к дополнительным сквозным отверстиям со стороны щеточного узла, перекрыта прикрепленным к корпусу фланцем, внутреннее отверстие которого с зазором охватывает примыкающую часть коллекторного узла к якорю. В нижней части корпуса под щеточным узлом выполнено технологическое отверстие с герметично закрывающейся крышкой. Техническим результатом является повышение экологической безопасности двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции электрических коллекторных машин постоянного тока с явно выраженными полюсами, применяемых в промышленных и тяговых установках в качестве двигателей и генераторов. Электрическая коллекторная машина постоянного тока содержит главные полюса трапецеидальной формы с центральными и боковыми немагнитными вставками в количестве не менее 5 штук, размещенными параллельно оси главных полюсов. Суммарная ширина немагнитных вставок должна быть не менее величины равномерного воздушного зазора между главным полюсом и якорем. Центральные немагнитные вставки имеют высоту, равную суммарной высоте сердечника индуктора и магнитопровода ярма по оси главного полюса. Высота боковых немагнитных вставок уменьшается при приближении к боковым поверхностям сердечника главных полюсов. Изобретение позволяет уменьшить отрицательное воздействие поля якоря и выполнить конструкцию двигателя с равномерным воздушным зазором без демпферных обмоток на главных полюсах. Также изобретение позволяет увеличить коэффициент полезного действия двигателя за счет уменьшения электрических потерь в дополнительных полюсах. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к универсальным электрическим машинам, которые могут применяться как для производства электроэнергии, так и для механической работы в любой отрасли народного хозяйства. Технической задачей является упрощение конструкции и снижение массы обмотки. Машина содержит корпус (1), явно выраженные полюса (2) с обмотками возбуждения, якорь (3) с зубцами (4). На зубцах (4) намотаны одинаковые якорные катушки (5), которые последовательно соединены между собой. Длина зубцов (4) меньше длины боковой поверхности якоря (3) на удвоенную толщину катушки (5) так, что витки катушек (5) не выступают за габарит боковой поверхности якоря. Якорь имеет вал (6) для установки в подшипниках. Щеточно-контактный узел содержит контактные кольца (7,8) и щетки (9). На корпусе также имеются полюса в виде выступов (10). Начало первой якорной катушки (Я1) соединено с кольцом (7). Конец последней якорной катушки (Я8) соединен с кольцом (8). 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх