Низкооборотная многоуровневая магнитоэлектрическая машина

(51) 02 23/00 (2006.01) 02 21/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ народном хозяйстве для получения электроэнергии,вращении силовых приводов,технических сооружений, транспортных средств, подъемных механизмов,транспортеров,систем автоматического регулирования и управления механическими устройствами, измерительных и эталонных устройств в приборостроении, в военных целях,с возможностью использования возобновляемых источников энергии, например в гидро- и ветро энергетики. Низкооборотная многоуровневая магнитоэлектрическая машина содержит ротор, к которому крепятся по окружности на соответствующих двустороннему статору множестве уровней постоянные магниты с чередующимся направлением намагниченности,двухсторонний статор к которому крепятся по окружности на множестве уровней многовитковые многообмоточные катушки с магнито проводами. Преимущество предлагаемого изобретения простая и надежная конструкция и возможность эффективно использовать в работе микроГЭС и ветряков, работающих на низкоскоростных водноветро потоках.(72) Ахмет-Галиев Руслан Султанович Бакенов Кайрат Асангалиевич Кайдаш Валерий Григорьевич Коваль Игорь Александрович(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи//-/2012/07/(56) 26. , Генератор на постоянных магнитах с эффектом левитации, 2012(54) НИЗКООБОРОТНАЯ МНОГОУРОВНЕВАЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА(57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям универсальных электрических машин, и может использоваться в качестве низкооборотных генераторов постоянного и переменного тока,сверхскоростных электрических машин постоянного тока, двигателей переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока,которые могут быть использованы в энергетике, промышленности и Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям универсальных электрических машин, и может использоваться в качестве низкооборотных генераторов постоянного и переменного тока,сверхскоростных электрических машин постоянного тока, двигателей переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока,которые могут быть использованы в энергетике, промышленности и народном хозяйстве для получения электроэнергии,вращении силовых приводов,технических сооружений, транспортных средств, подъемных механизмов,транспортеров,систем автоматического регулирования и управления механическими устройствами, измерительных и эталонных устройств в приборостроении, в военных целях,с возможностью использования возобновляемых источников энергии, например в гидро- и ветро энергетике. Известен, генератор на постоянных магнитах с эффектом левитации, состоящий из ротора с размещенными на торцевой поверхности постоянными магнитами и статора с размещенными на его внутренней поверхности обмотками (Статьяперевод и обобщение информации из источников научно-исследовательских лабораторий при НАСА. Флорида. США (по материалам сайта ) Недостаток - при такой конструкции для повышения количества вырабатываемого тока на низких оборотах необходимо увеличивать количество постоянных магнитов и обмоток, что в свою очередь приводит к увеличению габаритов генератора. Применение генераторов увеличенных габаритов в существующих конструкциях микроГЭС и ветряков нецелесообразно. Известна модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова, содержащая статор, к которому крепятся по окружности на одном уровне постоянные магниты с чередующимся направлением намагниченности, ротор к которому крепятся по окружности на одном уровне многовитковыми катушками в виде цилиндрических соленоидов со стальными сердечниками, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами,и токосъемными кольцами быстросъемного составного коллектора,щеточным механизмом, имеющим токопроводящие подпружиненные щетки. (Патент 2368996,МПК Н 02 23/54, Н 02 27/02, опубликовано 27.09.2009 г.) Однако известное устройство обладает существенными недостатками, заключающимися в том, что для получения достаточного количества тока на низких оборотах необходимо дополнительное размещение постоянных магнитов на статоре и катушек на роторе, что приведет к необходимости дополнительной установки контактных пластин, и токосъемных колец быстросъемных составных коллекторов, щеточными механизмами,имеющими токопроводящие подпружиненные щетки. Это значительно 2 усложняет конструкцию и делает невозможным ее применение в существующих конструкциях микроГЭС и ветряков работающих на низкоскоростных водно- и ветровых потоках. Задача изобретения является разработка высокоэффективной,надежной и простой конструкции низкооборотной многоуровневой магнитоэлектрической машины с возможностью использования в работе микроГЭС и ветряков работающих на низкоскоростных водно- и ветро потоках. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение количества вырабатываемой электроэнергии(выработка достаточного количества электроэнергии) при использовании низкоскоростных водно- и ветро потоков, упрощение конструкции и повышение надежности работы магнитоэлектрической машины за счет отсутствия в устройстве контактных пластин, токосъемных колец, токопроводящих подпружиненных щеток и как следствие трущихся поверхностей. Для достижения указанного технического результата низкооборотная многоуровневая магнитоэлектрическая машина содержит ротор, к которому крепятся по окружности постоянные магниты с чередующимся направлениям намагниченности, двухсторонний статор к которому крепятся по окружности многовитковые катушки в виде цилиндрических соленоидов со стальными сердечниками, в соответствии с изобретением, на двухстороннем статоре многовитковые многообмоточные катушки крепятся на соответствующих к ротору множестве уровней и на роторе постоянные магниты крепятся на множестве уровней. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами Фиг.1 -Низкооборотная многоуровневая магнитоэлектрическая машина вид сбоку, состоящая из переходного клемника - 1,многовитковых и многообмоточных катушек - 2 с различным направлением намотки, двухстороннего дискового статора 3,постоянных магнитов - 4,ротора - 5, магнита проводов - 6, вала - 7, уровней размещения -9, 10, 11, постоянных магнитов - 4,многовитковых и многообмоточных катушек - 2. На Фиг.2 в разрезе низкооборотной многоуровневой магнитоэлектрической машины поясняется расположение переходного клемника - 1,соосное, взаимоуровневое расположение половинок двухстороннего статора - 3 с ротором - 5,размещение на роторе - 5 постоянных магнитов чередующейся полярности - 4, и половинок двухстороннего статора - 3, с размещенными на них многовитковыми и многообмоточными катушками 2, минимально возможного зазора - 8 между выступающими из ротора - 5, частями постоянных магнитов - 4 и многовитковых и многообмоточных катушек - 2. На Фиг.3,вырыв низкооборотной многоуровневой магнитоэлектрической машины,поясняется взаимодействие постоянных магнитов чередующейся полярности - 4, и многовитковых и многообмоточных катушек - 2 с магнит проводами 6, при вращении ротора. Предлагаемая низкооборотная многоуровневая магнитоэлектрическая машина работает следующим образом Для выработки электроэнергии ротор - 5,изготовленный из магнит непроводящего материала,на рабочем поле которого, например, на уровнях - 9,10, 11, на удаленных друг от друга расстояниях обеспечивающих минимальнее взаимное влияние магнитов друг на друга, разнополярно размещаются постоянные магниты - 4, с высокой остаточной магнитной индукцией, с аксиальным направлением вектора магнитной напряженности и равномерно выступающие с обеих сторон ротора поверхностями, посредством вала - 7 приводится во вращение в любую сторону. При вращении ротора магнитное поле, постоянных магнитов - 4,сближаются с магнит проводом - 6, многовитковых и многообмоточных катушек - 2, размещенных на статоре - 3 и равномерно выступающие с обеих сторон статора - 3 поверхностями, изготовленного из магнита непроводящего материала, на уровнях 9, 10, 11, двухсторонне к постоянным магнитам - 4,ротора -5, многовитковые и многообмоточные катушки - 2, объединенные в генерирующие элементы магнит проводами - 6. Обмотки многовитковых и многообмоточных катушек -2,через переходной клемник - 1, подключаются к контроллеру (на фигурах не показан), где компонуются множеством способов. Размещение на рабочем поле ротора - 5 и статора - 3, постоянных магнитов - 4, многовитковых и многообмоточных катушек - 2 показано условно. Крепления двухстороннего статора - 3, ротора - 5 и клемника 1 на чертежах не показаны. Магнитный поток в этих генерирующих элементах начинает замыкаться и достигает максимума при совмещении магнитных потоков постоянных магнитов - 4 с магнита проводами - 6,многовитковых и многообмоточных катушек - 2. Далее при продолжении вращения, магнитное поле постоянных магнитов - 4 удаляется от магнит провода - 6, многовитковых и многообмоточных катушек - 2, и разрывает замкнутое магнитное поле в этих генерирующих элементах. За счет чего,создается магнитный импульс, вырабатывающий в многовитковых и многообмоточных катушках - 2 соответствующий электрический импульс. Аналогичный процесс повторяется при каждом пересечении магнитных полей в генерирующих элементах постоянных магнитов 4 и многовитковых и многообмоточных катушек - 2,одновременно на всех сторонах и уровнях размещения 9, 10, 11. Таким образом, на входе контроллера уже при небольших оборотах появляется последовательность электрических импульсов от всех катушек с амплитудой, продолжительностью и частотой пропорциональными скорости вращения ротора - 5, техническим характеристикам постоянных магнитов - 4, и многовитковых и многообмоточных катушек - 2. Обмотки в многообмоточных катушках - 2, в зависимости от количества оборотов ротора - 5, автоматически включаются в работу или выключаются из нее. Поступающая на вход контроллера от скомпонованных им множеством способов обмоток многовитковых и многообмоточных катушек - 2,череда выработанных генерирующими элементами импульсов,преобразуется контроллером в требуемую комбинацию напряжения и силы тока в пределах технических характеристик постоянных магнитов - 4, многовитковых и многообмоточных катушек - 2 и оборотов ротора - 5. Для равномерного распределения выработанных многовитковыми и многообмоточными катушками 2 последовательностей электрических импульсов, а так же уменьшения взаимного влияния постоянных магнитов - 4, половинки двухстороннего статора - 3 могут, смещаются на некоторый угол относительно друг друга по оси вращения. Одновременно для более эффективной работы заявляемого устройства необходимо обеспечить минимально возможные зазоры - 8 с учетом возможного накопления магнитного мусора, но без трения при вращении. За счет многоуровневого размещения постоянных магнитов - 4 и двухстороннего к постоянным магнитам 4 размещения многовитковых и многообмоточных катушек - 2,кратно увеличивается количество генерирующих электрические импульсы элементов, одновременно участвующих в выработке электроэнергии. Размещение магнитов на роторе, а катушек на статоре исключает из заявляемого устройства коллектор со щеточным механизмом и токопроводящие подпружиненные щетки, что упрощает конструкцию и повышает надежность работы предлагаемого устройства и как следствие трущихся поверхностей. В совокупности свойств заявляемое устройство получает новое качество в виде возможности вырабатывать достаточное, при низких оборотах,количества электроэнергии, надежно и проще конструктивно. Например,вырабатываемый описываемым устройством постоянный ток используется для преобразованной, через инвертор накопленной аккумулятором электроэнергии в переменный ток напряжением 220 В. Преимущество предлагаемого изобретения является простая и надежная конструкция машины и возможность эффективно использовать ее в работе микроГЭС и ветряков,работающих на низкоскоростных водно- ветро потоках. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Низкооборотная многоуровневая магнитоэлектрическая машина содержит ротор, к которому крепятся по окружности постоянные магниты с чередующимся направлением намагниченности,двустороннего статора к которому крепятся по окружности на соответствующих к ротору уровнях многовитковые многообмоточные катушки с магнито проводами,отличающаяся тем, что на двустороннем статоре 3 многовитковые многообмоточные катушки крепятся на соответствующем к ротору множестве уровней и на роторе постоянные множестве уровней.