Безвальный генератор

Авторы патента:


Безвальный генератор
Безвальный генератор
Безвальный генератор
Безвальный генератор

 


Владельцы патента RU 2605204:

ОСТРОУХОВ Сергей (GB)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к генераторам электрической энергии. Технический результат - повышение эффективности генерирования электрической энергии. Генератор (1) содержит статор (3), ротор (5), имеющий ось вращения (7), источник крутящего момента для создания вращения ротора вокруг статора, первую группу из одного или более магнитов (9), предусмотренных на статоре (3), и вторую группу из одного или более магнитов (11), предусмотренных на роторе (5). Одноименные полюсы магнитов (9, 11) обращены друг к другу, причём во время вращения происходит магнитная левитация ротора (5) относительно статора (3) под действием магнитов (9, 11). Ротор (5) имеет кольцевую форму, при этом вокруг ротора (5) намотана электропроводящая катушка (19), а ротор (5) вращается внутри катушки (19). 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к генератору электроэнергии, в котором для получения электрической мощности используется механическая энергия.

Уровень техники

Традиционные генераторы содержат ротор, установленный на валу, который может вращаться вокруг своей продольной оси, статор и магниты (постоянные или электромагниты), расположенные либо на роторе, либо на статоре. При вращении ротора в магнитном поле возникает электрический ток в якоре, который может располагаться либо на роторе, либо на статоре. Подобным машинам свойствен ряд недостатков, в числе которых можно назвать потери энергии на трение движущихся частей.

Еще один недостаток состоит в зависимости от органического топлива или импульсных источников подводимой энергии для создания крутящего момента. Предпринимались попытки решения этой проблемы путем использования силы магнитного поля для получения движущей силы, а также были сконструированы машин, обеспечивающие вращение с использованием магнитного потока. Существуют такие машины, как магнитные двигатели, преобразующие движущую силу в механическое движение. Принцип действия такого магнитного двигателя основан на использовании (по меньшей мере, частичном) энергии отталкивающих магнитов, устанавливаемых на роторной и статорной частях двигателя, для создания вращения этого последнего. Механическую мощность на валу ротора можно либо использовать без ее последующего преобразования, то есть магнитный двигатель может быть использован в качестве механического привода, либо преобразовать ее в электрическую мощность посредством передачи механической мощности двигателя в электромагнитный генератор. Такие машины описаны, в частности, в документах WO 2006/045333 (Brady), EP 0256132 B1 (Minato) и GB 2282708 B (Adams). В машине, раскрытой в документе WO 2006/045333, для создания вращения используют постоянные магниты, а в машине по документу GB 2282708 - комбинацию из электромагнитов и постоянных магнитов. Что касается документа EP 0256132 B1, то в нем для создания вращения использованы постоянные магниты, а для торможения - электромагниты. Хотя подобные машины и позволяют получить более «чистую» мощность, их конструкция довольно сложна.

Целью настоящего изобретения является разработка генератора с большей полезной мощностью, менее сложной конструкцией, меньшим суммарным весом и меньшей склонностью к износу и амортизации по сравнению с известными машинами.

Сущность изобретения

В соответствии с первым аспектом изобретения, предложен генератор, содержащий:

статор;

ротор, имеющий ось вращения;

источник крутящего момента для создания вращения ротора вокруг статора;

первую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на статоре;

вторую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на роторе;

причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, а магниты первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре и роторе, так что во время вращения происходит магнитная левитация ротора относительно статора под действием магнитов первой и второй групп; и

причем в пространстве между статором и ротором расположен электрический проводник, так что в проводнике при вращении ротора индуцируется электрический ток.

В соответствии с настоящим изобретением, во время эксплуатации ротор оказывается подвешенным относительно статора исключительно благодаря отталкиванию магнитов первой и второй групп, вследствие чего ротор левитируется магнитами первой и второй групп, при этом для удержания ротора подвешенным во время вращения ротора не требуется никакой иной поддержки, кроме силы магнитного поля. Таким образом, магниты на роторе и на статоре служат радиальной магнитной опорой ротора, так что для обеспечения установки ротора с возможностью поворота относительно статора этому ротору не нужен вал.

Предпочтительно, ротор имеет, по существу, кольцевую форму.

Предпочтительно, электрический проводник представляет собой электропроводящую катушку.

Предпочтительно, катушка расположена вокруг ротора таким образом, чтобы ротор левитировал относительно катушки, а также относительно статора.

Предпочтительно, катушка была намотана вокруг ротора. Предпочтительно, при эксплуатации ротор вращается внутри катушки.

Предпочтительно, катушка содержит по меньшей мере одну обмотку, более предпочтительно - множество обмоток.

Предпочтительно, катушка была намотана вокруг ротора, в общем, в тороидальной конфигурации, так что ротор образует сердечник катушки. Такое размещение катушки было бы невозможным при работе с ротором, установленным на валу. Благодаря такому размещению катушки удается добиться более эффективного индуцирования тока.

Следует иметь в виду, что термин «тороидальная конфигурация» должен пониматься в широком смысле, включая полностью или частично тороидальную общую форму, в том числе варианты с единственной обмоткой, а также с множеством обмоток. Следует также понимать, что под термином «обмотка» может подразумеваться как вся обмотка целиком, так и часть обмотки.

Катушка может быть закреплена на статоре или на какой-либо конструкции, наружной по отношению к статору.

Благодаря кольцевой форме ротора облегчается процесс магнитной левитации ротора под действием магнитов статора и ротора во время вращения ротора, а также размещение катушки в пространстве между статором и ротором.

Предпочтительно, кольцо содержит кольцевую полосу, ограничивающую центральное отверстие. Предпочтительно, ширина полосы (то есть разность между наружным радиусом кольцевой полосы и радиусом центрального отверстия) меньше радиуса центрального отверстия, более предпочтительно по меньшей мере в два или более раз меньше радиуса центрального отверстия.

Магниты первой и второй групп могут быть постоянными магнитами, например, но не ограничиваясь этим, неодимовые (Nd-Fe-B) или самариево-кобальтовые (Sm-Co) магниты. Первая группа магнитов может состоять из электромагнитов.

Магниты первой и/или второй группы, предпочтительно, электрически изолированы от, соответственно, статора и ротора для предотвращения распространения вихревых токов от магнитов в материал статора и/или ротора.

Ротор и/или статор может быть изготовлен из немагнитного материала.

Предпочтительно, в пространстве между ротором и статором предусмотрен зазор, образованный между статором и ротором, при этом магниты первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре и на роторе с возможностью создания в этом зазоре поля, радиального (по отношению к оси вращения ротора) магнитного потока.

В одной из предпочтительных конфигураций, магнит или каждый магнит первой группы расположен на ориентированной, по существу, радиально (по отношению к оси вращения ротора) поверхности статора, обращенной к зазору. Ориентированная, по существу, радиально поверхность статора, обращенная к зазору, может представлять собой поверхность, обращенную радиально внутрь. Предпочтительно, магнит или каждый магнит второй группы расположен на ориентированной, по существу, радиально (по отношению к оси вращения ротора) поверхности ротора, обращенной к зазору. Ориентированная, по существу, радиально поверхность ротора, обращенная к зазору, может представлять собой поверхность, обращенную радиально наружу.

В одной из предпочтительных конфигураций, первая группа включает в себя ряд магнитов. Предпочтительно, магниты первой группы разнесены по окружности вокруг радиально ориентированной поверхности статора, обращенной к зазору. Вторая группа, предпочтительно, включает в себя ряд магнитов. Предпочтительно, магниты второй группы разнесены по окружности вокруг радиально ориентированной поверхности ротора, обращенной к зазору.

В одной из предпочтительных конфигураций, статор окружает ротор.

Предпочтительно, генератор содержит стабилизирующее устройство для предотвращения линейного смещения ротора во время вращения, включая осевое и радиальное смещение (по отношению к оси вращения ротора). Стабилизирующее устройство может быть предусмотрено на статоре. Стабилизирующее устройство может включать в себя один или более ограничительных элементов. Ограничительные элементы могут быть предусмотрены по наружной окружности ротора для предотвращения радиального смещения ротора. Ограничительные элементы могут быть предусмотрены на аксиально противоположных сторонах ротора для предотвращения осевого смещения. Катушка, предпочтительно, выполнена с возможностью действовать как дополнительное или альтернативное стабилизирующее устройство. Катушка, намотанная вокруг ротора в тороидальной конфигурации, обеспечивает эффективное стабилизирующее устройство.

Предпочтительно, катушка выполнена с возможностью соединения с потребительской электрической цепью, которая может включать в себя трансформатор или распределительное устройство.

Ротор и статор могут быть помещены в защитный кожух. В качестве защитного кожуха может быть использована вакуумная оболочка для подавления или сведения к минимуму сопротивления воздуха во время вращения ротора.

Предпочтительно, ось вращения ротора, по существу, горизонтальна.

Предпочтительно, генератор содержал приводное устройство для инициирования и завершения вращения и левитации ротора. В соответствии с одним из вариантов осуществления, приводное устройство, предпочтительно, выполнено с возможностью приводить ротор и/или статор во взаимодействие друг с другом для обеспечения возможности вращения и левитации ротора и выводить их из взаимодействия для прекращения вращения и левитации ротора. Альтернативно или дополнительно, магнит или каждый магнит первой и/или второй групп может быть расположен с возможностью перемещения, соответственно, на статоре и роторе для создания или ликвидации магнитного потока, требуемого для левитации ротора.

Таким образом, единственной движущейся рабочей частью магнитного генератора согласно изобретению является ротор. Кроме того, ротор выполнен безвальным, что позволяет свести к минимуму количество компонентов генератора, благодаря чему уменьшаются вес, сложность, износ, амортизация и общие затраты на изготовление и техобслуживание предлагаемого генератора. Благодаря своей кольцевой форме ротор оказывается более легким и менее громоздким по сравнению с известными роторами, устанавливаемыми на валу, что еще более способствует снижению его суммарного веса и производственных затрат.

Благодаря тому, что в соответствии с настоящим изобретением отсутствует необходимость в наличии вала, отпадает надобность и в подшипниках для его поддержки, а также не возникает проблем, связанных с энергопотерями на трение. Кроме того, отсутствие трения способствует снижению нагрева, вследствие чего предотвращается размагничивание магнитов.

Отсутствие вала ведет к упрощению, уменьшению числа компонентов, снижению вероятности износа и амортизации, а также себестоимости. Таким образом, изобретение позволяет получить эффективный и надежный, но в то же время простой, портативный и относительно недорогой генератор.

Генератор согласно настоящему изобретению можно без труда установить там, где необходима генерация электроэнергии по месту эксплуатации. Предлагаемый генератор можно использовать как на поверхности земли, так и на транспортных средствах - как наземных, так и морских. Генератор согласно изобретению может быть использован в качестве резервной системы в случае отказа источника сетевого питания или даже в сочетании с зависящими от погоды средствами генерации энергии (например, ветровыми или солнечными генераторами). Специалисты в данной области техники легко могут представить себе и многие иные ситуации возможного применения предлагаемого генератора в промышленности и в домашнем хозяйстве.

В соответствии с одним из технических решений, источник крутящего момента для создания вращения ротора вокруг статора содержит магниты первой и второй групп, причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, так что отталкивание между магнитами первой и второй групп вызывает вращение ротора вокруг статора.

В одной из конфигураций источник крутящего момента для создания вращения ротора вокруг статора содержит электромагниты, предусмотренные на статоре и, предпочтительно, соединенные с источником переменного тока для подачи питания на электромагниты.

Источник крутящего момента для создания вращения ротора может содержать комбинацию электромагнитов, предусмотренных на статоре, и постоянных магнитов первой и второй групп. Электромагниты, предпочтительно, соединены с источником переменного тока для подачи питания на электромагниты. Эти электромагниты можно использовать для обеспечения начального крутящего момента, торможения, а также управления и корректировки вращения и/или левитации ротора.

Для получения источника крутящего момента можно также применить иные средства, например, механические источники, и в частности, турбину или двигатель внутреннего сгорания.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, предложен способ генерации электричества, включающий в себя следующие шаги:

(a) обеспечивают генератор, содержащий:

статор;

ротор, имеющий ось вращения;

первую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на статоре;

вторую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на роторе;

причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, а магниты первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре и роторе, так что во время вращения происходит магнитная левитация ротора относительно статора под действием магнитов первой и второй групп;

причем в пространстве между статором и ротором помещен электрический проводник, так что в проводнике при вращении ротора индуцируется электрический ток; при этом ротор имеет, по существу, кольцевую форму, а электрический проводник представляет собой электропроводящую катушку, намотанную вокруг ротора; при этом ротор выполнен безвальным;

(b) прикладывают к ротору крутящий момент для создания вращения ротора вокруг статора и подвешивают ротор относительно статора с использованием исключительно отталкивания магнитов первой и второй групп, вследствие чего для удержания ротора подвешенным во время вращения ротора не требуется никакой иной поддержки, кроме силы магнитного поля.

Способ может включать в себя создание вращения ротора вокруг статора под действием магнитов первой и второй групп, причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, так что отталкивание между магнитами первой и второй групп вызывает вращение ротора вокруг статора.

Способ может включать в себя обеспечение на статоре электромагнитов, соединяемых с источником тока, и создание вращения ротора вокруг статора посредством подачи питания на электромагниты.

Способ может включать в себя создание вращения ротора вокруг статора благодаря использованию комбинации электромагнитов на статоре, соединенных с источником тока для подачи питания на электромагниты, и постоянных магнитов первой и второй групп. Электромагниты можно использовать для создания начального крутящего момента, торможения, а также управления и корректировки вращения и/или левитации ротора.

Все существенные, предпочтительные или опциональные признаки первого аспекта настоящего изобретения могут быть обеспечены в сочетании со вторым аспектом настоящего изобретения, и наоборот.

Подробное раскрытие изобретения

Ниже раскрываются вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенные исключительно в качестве примеров со ссылками на приложенные чертежи, где:

фиг. 1 представляет собой схематический частичный разрез в аксонометрии, иллюстрирующий генератор согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 представляет собой схематический вид в аксонометрии, иллюстрирующий катушку, намотанную вокруг ротора генератора по фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой схематический вид в аксонометрии, иллюстрирующий ротор по фиг. 1 и 2.

На фиг. 1-3 генератор согласно изобретению в целом обозначен позицией 1. Этот генератор 1 имеет статор 3, в котором находится ротор 5 кольцевой формы. Ротор 5 имеет, по существу, горизонтальную ось вращения 7. На статоре 3 предусмотрена первая группа магнитов 9 (они показаны пунктиром), а на роторе 5 - вторая группа магнитов 11. В качестве магнитов 9, 11 могут использоваться постоянные магниты, например, неодимовые (Nd-Fe-B) или самариево-кобальтовые (Sm-Co). Магниты 9 первой группы могут представлять собой электромагниты.

В пространстве между статором 3 и ротором 5 предусмотрен зазор 15, образованный между поверхностью статора 3 (позицией не обозначена), обращенной радиально внутрь (по отношению к оси 7 вращения ротора 5) и поверхностью 17 ротора 5, обращенной наружу (по отношению к оси 7 вращения ротора 5). Кроме того, магниты 9 статора разнесены по окружности вокруг обращенной внутрь поверхности статора 9, так что они обращены к зазору 15. Магниты 11 ротора тоже разнесены по окружности вокруг обращенной наружу поверхности 17 ротора и тоже обращены к зазору 15. Таким образом, магниты 9, 11 первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре 3 и на роторе 5 с формированием при этом поля радиального (по отношению к оси 7 вращения ротора 5) магнитного потока в зазоре 15. Магниты 9, 11 предусмотрены, соответственно, на статоре 3 и на роторе 5, при этом одноименные полюсы магнитов 9, 11 обращены друг к другу (то есть магниты 9 и магниты 11 отталкивают друг друга вокруг полных окружностей статора 3 и ротора 5). Поле радиального магнитного потока, создаваемое в зазоре 15 отталкивающимися одноименными полюсами магнитов 9, 11, способствует магнитной левитации ротора 5 при его вращении в статоре 3. Эта левитация облегчается благодаря кольцевой форме ротора 5.

В пространстве между статором 3 и ротором 5 помещен электрический проводник в виде электропроводящей катушки 19, вследствие чего в этой катушке 19 при вращении ротора 5 индуцируется электрический ток. В соответствии с рассматриваемым здесь вариантом осуществления, катушка 19 включает в себя ряд обмоток и намотана вокруг ротора 5 в тороидальной конфигурации, при этом ротор 5 образует сердечник катушки 19, вращающийся в процессе работы внутри этой катушки.

Ротор 5 левитирует в статоре 3 исключительно благодаря отталкиванию магнитов 9, 11, так что для удержания ротора 5 подвешенным во время вращения ротора 5 не требуется никакой иной поддержки.

Кольцевой ротор 5 имеет кольцевую полосу 51, ограничивающую центральное отверстие 53. Ширина W полосы 51 (те разность между наружным радиусом RB кольцевой полосы 51 и радиусом RO центрального отверстия 53) в два или более раз меньше радиуса RO центрального отверстия 53, благодаря чему облегчаются левитация ротора 5 и размещение катушки 19 в пространстве между статором 3 и ротором 5.

В состав генератора 1 входит стабилизирующее устройство для предотвращения линейного смещения ротора 5 во время вращения, включая осевое и радиальное смещение (по отношению к оси 7 вращения ротора 5). Это стабилизирующее устройство включает в себя ряд ограничительных элементов 21, предусмотренных по наружной окружности ротора 5 для предотвращения радиального смещения ротора 5. Хотя они на чертежах не показаны, можно предусмотреть дополнительные ограничительные элементы на аксиально противоположных сторонах 23, 25 ротора 5 для предотвращения осевого смещения ротора 5. Тороидальная катушка 19, намотанная вокруг ротора 5, также действует как дополнительное или альтернативное стабилизирующее устройство.

Хотя это и не показано на чертежах, катушка 19 может быть закреплена на статоре 3 или на другой конструкции, наружной по отношению к статору 3.

Хотя это и не показано на чертежах, магниты 9, 11 выполнены, предпочтительно, электрически изолированными от, соответственно, статора 3 и/или ротора 5 для предотвращения распространения вихревых токов, протекающих через магниты 9, 11, в материал статора 3 и/или ротора 5.

Ротор 5 и/или статор 3 изготовлены, предпочтительно, из немагнитного материала.

Хотя это и не показано на чертежах, катушка 19 выполнена с возможностью соединения с потребительской электрической цепью, которая может включать в себя трансформатор или распределительное устройство.

Хотя это и не показано на чертежах, ротор 5 и статор 3 могут быть помещены в защитный кожух. В качестве защитного кожуха может быть использована вакуумная оболочка для подавления или сведения к минимуму сопротивления воздуха во время вращения ротора 5.

Хотя это и не показано на чертежах, генератор 1 может содержать приводное устройство для инициирования и завершения вращения и/или левитации ротора 5. Приводное устройство может быть выполнено с возможностью приводить ротор 5 и/или статор 3 во взаимодействие друг с другом для обеспечения возможности вращения и левитации ротора 5 и выводить их из взаимодействия для прекращения вращения и левитации ротора 5. Альтернативно или дополнительно, магнит или каждый магнит 9, 11 может быть расположен с возможностью перемещения, соответственно, на статоре 3 и/или на роторе 5 для создания или ликвидации магнитного потока, требуемого для левитации ротора 5.

Благодаря наличию ротора 5, а также кольцевой форме и левитации ротора 5 во время вращения, ротор 5 оказывается единственной движущейся рабочей частью магнитного генератора 1 согласно изобретению. Ротор 5 выполнен безвальным, что позволяет существенно уменьшить количество компонентов генератора 1 по сравнению с известными из уровня техники генераторами с ротором, устанавливаемым на валу. В результате уменьшаются вес, сложность, износ, амортизация и общие затраты на изготовление и техобслуживание генератора 1 согласно изобретению. Благодаря кольцевой форме ротора он оказывается более легким и менее громоздким по сравнению с известными роторами, устанавливаемыми на валу, что еще более способствует снижению его суммарного веса и производственных затрат. Поскольку в соответствии с настоящим изобретением устранена необходимость в наличии вала, отпадает надобность и в подшипниках для его поддержки, а также не возникает проблем, связанных с энергопотерями на трение. Отсутствие трения способствует также снижению нагрева генератора 1, вследствие чего предотвращается размагничивание магнитов 9, 11.

Отсутствие вала ведет к упрощению, уменьшению числа компонентов, снижению износа и амортизации, а также себестоимости. Таким образом, настоящее изобретение позволяет получить эффективный и надежный, но в то же время простой, портативный и относительно недорогой магнитный генератор 1.

В одной из конфигураций, вращение ротора 5 вокруг статора 3 может быть создано благодаря постоянным магнитам первой и второй групп, при этом отталкивание между обращенными друг к другу одноименными магнитными полюсами постоянных магнитов вызывает вращение ротора 5 вокруг статора 3.

В одной из конфигураций, электромагниты, входящие в состав первой группы магнитов 9 на статоре 3, могут образовывать источник крутящего момента для создания вращения ротора 5. Электромагниты могут быть соединены с источником переменного тока (не показан) для подачи питания на электромагниты.

В другой конфигурации, источник крутящего момента для создания вращения ротора 5 содержит комбинацию электромагнитов на статоре 3 и постоянных магнитов первой и второй групп. Электромагниты могут быть соединены с источником переменного тока для подачи питания на электромагниты. Эти электромагниты можно использовать для обеспечения начального крутящего момента, торможения, а также управления и корректировки вращения и/или левитации ротора 5.

Хотя выше описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что возможны модификации в рамках объема охраны, определяемого нижеследующей формулой изобретения.

1. Генератор, содержащий:
статор;
ротор, имеющий ось вращения;
источник крутящего момента для создания вращения ротора вокруг статора;
первую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на статоре;
вторую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на роторе;
причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, а магниты первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре и роторе, при этом магнитами первой и второй групп обусловлена магнитная левитация ротора относительно статора во время вращения;
причем в пространстве между статором и ротором расположен электрический проводник с возможностью индуцирования в нем электрического тока при вращении ротора; и
причем ротор имеет, по существу, кольцевую форму, а электрический проводник представляет собой электропроводящую катушку, намотанную вокруг ротора; при этом ротор является безвальным, а во время эксплуатации ротор является подвешенным относительно статора исключительно благодаря отталкиванию магнитов первой и второй групп, вследствие чего для удержания ротора подвешенным во время вращения ротора не требуется никакой иной поддержки, кроме силы магнитного поля.

2. Генератор по п. 1, в котором катушка намотана вокруг ротора, в общем, в тороидальной конфигурации, при этом ротор образует сердечник катушки.

3. Генератор по п. 1, в котором магнитами первой и второй групп являются постоянные магниты.

4. Генератор по п. 1, в котором пространство между ротором и статором содержит зазор, образованный между статором и ротором, а магниты первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре и на роторе с возможностью создания в этом зазоре радиального по отношению к оси вращения ротора поля магнитного потока.

5. Генератор по п. 4, в котором магнит или каждый магнит первой группы расположен на ориентированной, по существу, радиально поверхности статора, обращенной к зазору, а магнит или каждый магнит второй группы расположен на ориентированной, по существу, радиально поверхности ротора, обращенной к зазору.

6. Генератор по п. 5, в котором первая группа включает в себя множество магнитов, при этом магниты первой группы разнесены по окружности вокруг радиально ориентированной поверхности статора, обращенной к зазору.

7. Генератор по п. 5, в котором вторая группа включает в себя множество магнитов, при этом магниты второй группы разнесены по окружности вокруг радиально ориентированной поверхности ротора, обращенной к зазору.

8. Генератор по п. 1, в котором статор окружает ротор.

9. Генератор по п. 1, в котором генератор содержит стабилизирующее устройство для предотвращения линейного смещения ротора во время вращения, включая осевое и радиальное смещение по отношению к оси вращения ротора.

10. Генератор по п. 9, в котором стабилизирующее устройство предусмотрено на статоре.

11. Генератор по п. 9, в котором стабилизирующее устройство включает в себя один или более ограничительных элементов.

12. Генератор по п. 11, в котором ограничительные элементы предусмотрены по наружной окружности ротора для предотвращения радиального смещения ротора.

13. Генератор по п. 11, в котором ограничительные элементы предусмотрены на аксиально противоположных сторонах ротора для предотвращения осевого смещения.

14. Генератор по 1, в котором катушка выполнена с возможностью действовать как стабилизирующее устройство для предотвращения линейного смещения ротора во время вращения, включая осевое и радиальное смещение по отношению к оси вращения ротора.

15. Генератор по п. 1, в котором катушка закреплена на статоре или на какой-либо конструкции, наружной по отношению к статору.

16. Генератор по п. 1, в котором ось вращения ротора является, по существу, горизонтальной.

17. Генератор по п. 1, в котором генератор содержит приводное устройство для инициирования и завершения вращения и/или левитации ротора.

18. Генератор по п. 17, в котором приводное устройство выполнено с возможностью приводить ротор и/или статор во взаимодействие друг с другом для обеспечения возможности вращения и левитации ротора и выводить их из взаимодействия для прекращения вращения и левитации ротора.

19. Генератор по п. 17, в котором магнит или каждый магнит первой и/или второй групп расположен с возможностью перемещения, соответственно, на статоре и роторе для создания или ликвидации магнитного потока, требуемого для левитации ротора.

20. Генератор по любому из пп. 1-19, в котором источник крутящего момента для создания вращения ротора вокруг статора содержит магниты первой и второй групп, причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу так, чтобы отталкивание между магнитами первой и второй групп вызывало вращение ротора вокруг статора.

21. Генератор по п. 1, в котором источник крутящего момента для создания вращения ротора содержит электромагниты, предусмотренные на статоре.

22. Генератор по п. 1, в котором источник крутящего момента для создания вращения ротора содержит комбинацию электромагнитов на статоре и постоянных магнитов первой и второй групп.

23. Способ генерации электричества, содержащий следующие шаги:
(a) обеспечивают генератор, содержащий:
статор;
ротор, имеющий ось вращения;
первую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на статоре;
вторую группу из одного или более магнитов, предусмотренных на роторе;
причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, а магниты первой и второй групп расположены, соответственно, на статоре и роторе, так что во время вращения происходит магнитная левитация ротора относительно статора под действием магнитов первой и второй групп;
причем в пространстве между статором и ротором расположен электрический проводник с возможностью индуцирования в нем электрического тока во время вращения ротора; при этом ротор имеет, по существу, кольцевую форму, а электрический проводник представляет собой электропроводящую катушку, намотанную вокруг ротора; при этом ротор выполнен безвальным;
(b) прикладывают к ротору крутящий момент для создания вращения ротора вокруг статора и подвешивают ротор относительно статора с использованием исключительно отталкивания магнитов первой и второй групп, вследствие чего для удержания ротора подвешенным во время вращения ротора не требуется никакой иной поддержки, кроме силы магнитного поля.

24. Способ по п. 23, содержащий шаг создания вращения ротора вокруг статора под действием магнитов первой и второй групп, причем одноименные полюсы магнитов первой и второй групп обращены друг к другу, так что отталкивание между магнитами первой и второй групп вызывает вращение ротора вокруг статора.

25. Способ по п. 23, содержащий шаг обеспечения на статоре электромагнитов, соединяемых с источником тока, и создания вращения ротора вокруг статора посредством подачи питания на электромагниты.

26. Способ по п. 23, содержащий шаг обеспечения постоянных магнитов в первой и второй группах, обеспечения электромагнитов на статоре, присоединения электромагнитов к источнику тока для подачи питания на электромагниты и создания вращения ротора вокруг статора под действием комбинации электромагнитов на статоре и постоянных магнитов первой и второй групп.

27. Способ по п. 26, содержащий шаг использования электромагнитов для создания начального крутящего момента, торможения, а также управления и корректировки вращения и/или левитации ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Технический результат - повышение энергоэффективности и энергосбережения накопителя энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нагнетателях, компрессорах, турбодетандерах газоперекачивающих агрегатов с тяжелыми роторами горизонтального исполнения массой, например, не менее 900 кг.

Изобретение относится к герметизированным узлам статора, предназначенным для применения в двигателях с электрическим приводом, таких как двигатель компрессора с электроприводом.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение надёжности.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Технический результат - уменьшение амплитуды колебания ротора в электромагнитном подшипнике.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Техническим результатом является повышение быстродействия и динамической точности электромагнитного подвеса ротора.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к электромеханическим преобразователям энергии на бесконтактных подшипниках, и может быть использовано для управления положением ротора в магнитных подшипниках.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат: уменьшение массогабаритных характеристик, повышение надежности работы, повышение ресурса электромашины.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению. Технический результат: повышение ресурса электромашины, увеличение окружной скорости индуктора, уменьшение трения в подшипниках.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для торможения ротора электромеханического преобразователя энергии на магнитных подшипниках.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к радиально-аксиальным двухвходовым бесконтактным электрическим машинам, содержащим корпус с двумя выпрямителями и двумя боковыми аксиальными магнитопроводами, между которыми установлен внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями и выпрямителем, установленный на диске, жестко связанном с полым валом, внутри которого установлен подвозбудитель, состоящий из постоянного многополюсного магнита индуктора и магнитопровода, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря, возбудитель, состоящий из одного бокового аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены основная и дополнительная однофазные обмотки возбуждения, и многофазной обмотки якоря, уложенной в пазы первой активной торцовой поверхности внутреннего аксиального магнитопровода, и основной генератор, состоящий из однофазной обмотки возбуждения, уложенной в пазы второй активной торцовой поверхности внутреннего аксиального магнитопровода, и многофазной обмотки якоря, уложенной в пазы другого бокового аксиального магнитопровода.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам запуска авиационного двигателя и электроснабжения бортовой системы самолета. Стартер-генератор, вал ротора которого выполнен единым с валом газотурбинного двигателя, причем на валу установлены постоянные магниты с чередующимися полярностями и различными допустимыми рабочими температурами, а в пазах статора расположена полюснопереключаемая обмотка.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования энергии. Устройство преобразования энергии включает постоянные магниты (1), держатель (2) магнитов, крышку (3), шестерню (4), корпус (5), колесо (6), роликовый элемент (7) и катушку (8).

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение надёжности.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин, содержащим постоянные магниты. Технический результат - повышение КПД электрической машины.

Изобретение относится к области производства электрической энергии. Технический результат заключается в повышении КПД генератора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к роторам электрических машин, содержащим постоянные магниты. Технический результат - повышение КПД электрической машины.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования постоянного тока. Технический результат - уменьшение амплитуды пульсаций выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к генераторам с постоянными магнитами. Однофазный низкооборотный генератор тока содержит ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, статор с обмотками, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, статор выполнен односекционным, количество полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, магнитопровод статора выполнен зубцовым, обмотки статора размещены на зубцах магнитопровода и разделены на две половины, причем обмотки статора в каждой половине соединены последовательно с изменением полярности на противоположную каждой последующей относительно полярности предыдущей, а полярность включения последней обмотки статора первой половины с первой обмоткой статора второй половины при их соединении выбирают из условия изменения полярности всех катушек второй половины, включенных с чередованием направления поля, на противоположную, при этом свободный конец соответствующей первой обмотки первой половины и свободный конец соответствующей последней обмотки второй половины являются выводами однофазной цепи генератора.

Изобретение относится к области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь от высокочастотных составляющих спектра полезной мощности, увеличение кпд преобразования механической энергии в электрическую, повышение удельных характеристик системы преобразования, улучшение технологичности устройства и повышение его надежности.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высокоскоростным электромеханическим преобразователям энергии на гибридных магнитных подшипниках. Определяют скорость вращения ротора электромеханического преобразователя энергии, измеряют напряжения на обмотках статора, сравнивают со значениями, заложенными в программу блока управления электромагнитными подшипниками, и при приближении к значению напряжения, соответствующему диапазону критической частоты вращения ротора, импульсно повышают ток на обмотках электромагнитных подшипников, смещая диапазон критических частот для данного ротора. При прохождении зоны критических частот, заложенных в программе блока управления электромагнитными подшипниками, ток на обмотках электромагнитных подшипников возвращают к номинальному значению, возвращая жесткость гибридных магнитных подшипников к номинальным значениям. Технический результат состоит в повышении точности автоматического регулирования жесткости гибридного магнитного подшипника в зоне критической скорости вращения ротора при максимальной надежности конструкции высокоскоростного электромеханического преобразователя энергии на гибридных магнитных подшипниках. 2 ил., 1 табл.
Наверх