ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2131164
ГЕНЕРАТОР
Имя изобретателя: Криворотов Александр Семенович
Имя патентообладателя: Криворотов Александр Семенович
Адрес для переписки: 455018, Магнитогорск, ул.Октябрьская, 10-33, Криворотову А.С.
Дата начала действия патента: 1997.03.25
Изобретение относится к
электротехнике и представляет собой
магнитоэлектрический генератор,
выполненный в виде внутренних и внешних
блоков роторов и статоров. Блок внутренних
и внешних роторов выполнен с коллекторами,
в торце которых выполнены съемные вкладыши
для замены их щеток и пружин, установленных
в гнездах статоров блока внутренних и
внешних статоров для вращения блока
роторов. Торцы блока роторов снабжены
роликами на осях для сохранения зазоров
магнитно-силовых полей. При этом генератор
выполнен с вакуумным кожухом, а под
обмотками роторов и статоров в их блоках
выполнены продольные полости для
охлаждения обмоток посредством создания
вакуума. Изобретение направлено на
достижение технического результата,
состоящего в увеличении мощности
генератора, создании удобных и безопасных
условий замены щеток и пружин коллекторов,
улучшении условий охлаждения обмоток
генератора.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к технике
совершенствования известных магнитно-электрических
машин с различными решениями поставленных
задач. Предлагаемое для рассмотрения
изобретение ставит своей задачей решить
две основные проблемы: увеличение мощности
генератора-преобразователя, т.е. увеличить
выход потребителя, например, постоянного
либо переменного электрического тока в кВтЧч, при этом потребляемое количество
энергоресурсов турбиною (гидроэлектростанции,
тепловой электростанции, атомной
электростанции, ТЭЦ и др.) оставлено (принято)
неизмененным.
Задачи эти решены путем выполнения
в виде блока роторов, состоящего, например,
из пяти роторов, вращающихся одновременно
относительно неподвижного блока статоров (якорей),
например, состоящего из пяти разного
диаметра (в поперечном сечении) статоров (якорей)
(см. фиг. 1 и фиг. 5, 6). При этом предложена
система охлаждения обмоток блока роторов и
блока статоров посредством создания
вакуумной среды для работающего генератора
путем образования герметического кожуха
вакуумного насоса, постоянно работающего, в
комплекте с вакуумметром и др. необходимыми
аппаратами и приборами для работы всей
системы охлаждения в автоматическом режиме
(графически они не показаны).
Охлаждение обмоток осуществлено также
путем выполнения под обмотками (трехугольного
вида в поперечном сечении) полостей,
образованных каннелюрами и уложенными
обмотками в них, в которых создана
вакуумная защита от нагрева и сгорания
обмоток 5-ти роторов и статоров как
дополнительная к общему вакууму генератора.
Кроме охлаждения обмоток роторов и
статоров в вакууме созданы идеальные
условия относительного вращения блока
роторов в неподвижном блоке статоров с
участием консольных роликов, т.е. для их
вращения требуется меньше усилий, чем в
атмосферной сфере (среде).
Для замены щеток и пружин выполнен съемный
вкладыш в торце каждого коллектора либо
статора, например, в трех местах на его
окружности.
Изобретение относится преимущественно к
области использования для реконструкции
действующих различного рода и типа
электростанций и увеличения при этом
мощности генераторов при замене
действующих генераторов предложенным
блочным генератором.
Обечайки роторов и статоров выполнены из
ферромагнитной стали.
Уровень техники.
"Известны электрические машины с
внешними и внутренними роторами, между
которыми расположена неподвижная якорная
обмотка...".
В качестве аналога принято авторское
свидетельство СССР на изобретение (11) N 677045
(51), раскрывающее бесконтактный синхронный
генератор с внешним и внутренним роторами,
между которыми установлена якорная обмотка,
и магнитным шунтом с кольцевой обмоткой
возбуждения, отличающийся тем, что с целью
снижения веса генератора шунт расположен
между полюсами противоположной полярности
внешнего и внутреннего роторов.
Наиболее близким аналогом по отношению к
заявленному изобретению, принятым в
качестве прототипа, является известное из
уровня техники решение, раскрывающее
выполнение генератора, содержащего блок
внутренних и внешних роторов с обмотками,
расположенных в блоке внутренних и внешних
статоров с обмотками (см. EP 0495582 A2, H 02 K 19/00,
22.07.92).
Данный генератор не обеспечивает
достаточных условий безопасности и
охлаждения его обмоток при эксплуатации.
Сущность изобретения состоит в том, что
электромагнитный генератор выполнен в виде
блока роторов (пяти) с обмотками,
размещенными на ферромагнитных цилиндрах
роторов 1, 2, 3, 4 и 5 (см. фиг.1 и фиг. 5) и
коллекторов 6, которые закреплены жестко к
каждому упомянутому торцу роторов 1 - 5, при
этом в каждом из пяти коллекторов выполнены
по количеству щеток съемные вкладыши 7 (5 шт.),
которые закреплены болтом-шурупом и
выполняются для замены, например, трех на
каждом статоре 15 комплектов щеток с
пружинами 8 (см. фиг. 2 и 6), при этом торцы
блока роторов 1, 2, 3, 4, 5 скреплены, например,
болтами с крестовиной (шестилучевой) 9,
которая снабжена консольными роликами 18 (30
шт.), выполненными для фиксации оптимальной
величины зазоров пяти электромагнитных
силовых полей.
Вал генератора 10 также жестко закреплен к
крестовине 9, что и образует в конечном
итоге блок, состоящий из пяти роторов, при
этом вал 10 стыкуется с турбиной без
добавления для ее вращения энергетических
ресурсов и создания при этом
относительного вращения блока роторов 1, 2, 3,
4, 5 по отношению к неподвижному блоку
статоров (якорей) 11, 12, 13, 14, 15, торец
последних также жестко (например, болтами)
закрепляют к аналогичной шестилучевой
крестовине 16 с консольными, например,
роликами 18 (см.фиг. 5), станина, седло и крышка
с размещенными в них подшипниками на валу 10
показаны на фиг. 1.
Для более эффективного охлаждения обмоток
роторов и статоров (вакуумном) выполнены на
их цилиндрических поверхностях
треугольного сечения в поперечнике
продольные полости 17 вместе с каннелюрами
для размещения в них обмоток (см. фиг. 2 и 3).
Для надежного создания вакуумной среды
непрерывного действия выполнен защитный
вакуумный с полостями кожух из
диэлектрического материала 19.
Вакуум-насос 20 и комплект необходимых к
нему приборов для работы генератора в
вакууме в автоматическом режиме графически
не показаны.
Получен технический и экономический
результат.
1. Блокирование нескольких роторов и
статоров позволяет технически решать
проблему увеличения мощности в кВтЧч электромагнитного генератора при
неизменяемых параметрах и потребляемых
энергоресурсов той или иной действующей
турбины различного типа электростанций.
2. Созданы удобные и безопасные условия для
замены щеток и пружин, расположенных,
например, по 3 комплекта на каждом из 5-ти
статоров в его держателях посредством
выполненного съемного вкладыша (7), см. фиг. 6,
3, замена которых производится только после
остановки работы генератора, при этом
совмещение щеток с вкладышами
осуществляется ручным способом путем
медленного вращения блока роторов, при
варианте, изображенном на фиг. 3.
3. Выполнены в ферромагнитных обечайках (цилиндрах)
всех 5 роторов и 5-ти статоров продольные
полости (17), фиг. 2, трехугольного вида в
поперечном сечении для вакуумного
охлаждения обмоток (нижней их поверхности).
4. Создан постоянный вакуумный режим для
охлаждения обмоток работающего генератора,
а также для более облегченного вращения
блока роторов и свободного их
относительного вращения в неподвижном
блоке статоров, свободных от создания
трения и сопротивления воздуха и
хладагентов.
5. Реализуются при этом задача и программа
энергосбережения и проблема ее дефицита.
Перечень фигур, их элементов, чертежей и
иных материалов.
На фиг. 1 показано продольное сечение
верхней симметричной половины
электромагнитного генератора,
выполненного в виде блока из 5-ти роторов,
расположенных в блоке из 5-ти статоров, при
этом обмотки условно показаны штрихами:
ротор наклонными, а статор крестообразными.
На фиг. 2 показан фрагмент сечения "а-а".
На фиг. 1 при этом на ферромагнитных
внутренних и внешних цилиндрических
поверхностях выполнены продольные
каннелюры, в которых размещены обмотки, под
ними в образованной трехугольной (в
поперечном сечении) полости находится
вакуум, так же, как и все остальные детали и
генератор в целом.
На фиг. 3 и фиг. 4 показаны фрагменты с видом
по стрелке "б" на торец коллекторов в
местах расположений съемного вкладыша (7),
закрепленного болтом-шурупом, выполнен для
удобной замены щеток и пружин коллекторов-роторов
1, 2, 3, 4, 5 либо 11 - 15 (см. фиг. 6).
На фиг. 5 изображены крестовина 9 роторов 1, 2,
3, 4, 5 и крестовина 16 статоров 11, 12, 13, 14, 15 с
роликами на осях, которые закреплены к
внутренним поверхностям соответствующих
крестовин для сохранения оптимальной
величины зазора, т.е. силовых
электромагнитных, например, 5-ти полей.
Роторы 1, 2 выполнены в виде цилиндра из
ферромагнитной стали с выточками с
соответствующим кол-вом и поперечным
сечением обмоток в них с внешней и
внутренней поверхностей, соединенных либо
звездочкой, либо трехугольником.
Роторы 3, 4 выполнены аналогичного
двустороннего действия и вида, но меньшего
диаметра.
5-ый ротор внешний, выполнен совместно с
осевым валом генератора для возможного его
стыкования с валом турбины.
Коллекторы 6 на консольных сторонах роторов
1, 2, 3, 4, 5 соответствуют упомянутым роторам.
Вкладыш 7 коллектора выполнен съемным с
консольного торца каждого из 5-ти роторов в
количестве по числу щеток, например не
менее 3 щеток на каждом коллекторе роторов 1,
2, 3, 4, 5. Каждый вкладыш прикрепляется к
коллектору болтом-шурупом (см. фиг. 3 и фиг. 4),
для варианта размещения вкладыша 7 на
статорах см. фиг. 6.
Щетки 8 с пружинами и держателями их в
комплекте выполнены аналогично известным в
количестве 3 (не менее) комплектов для
каждого ротора и статора.
Торцевой диск с отверстиями либо
крестовина 9 в виде звезды с консольными
роликами выполнены со станиной и седлом и
крышкой его для установки в них осевых
валов с подшипниками и закрепления или всех
5-ти роторов 1, 2, 3, 4, 5 в единый блок для
одновременного вращения его относительно
неподвижного блока статоров 11, 12, 13, 14, 15
вместе с этим диском либо крестовиной на
валу ротора 5 и соединенного с ним.
Вал 10 генератора выполнен как одно целое с
телом ротора 5.
Статор (якорь) 11 односторонний, внутренний,
выполнен в виде цилиндра из ферромагнитной
стали с обмотками необходимого количества
и их сечения (поперечного), уложенными в
продольных выточках выше полости, в которой
образуют вакуум.
Статоры (якоря) 12, 13 выполнены аналогично
статорам 14, 15.
Крестовина 16 выполнена в виде шести лучей с
размещенными на ее внутренних поверхностях
консольных роликов 18, служит для жесткого
закрепления, например, болтами по аналогии
с крестовиной 9, см. фиг. 5, всех 5-ти статоров
11, 12, 13, 14, 15 со станиной неподвижной, седлом и
крышкой для осевого подшипника на
противоположном конце вала 10.
Ложбины 17 продольные, выполнены в виде
каннелюров на поверхностях всех пяти
роторов и пяти статоров, в которые уложены и
соединены либо звездочкой, либо
треугольником их обмотки, при этом в
полости 17 образуется вакуум, дополнительно
охлаждающий обмотки снизу либо сверху (см.
фиг. 2).
Консольные ролики 18 (на крестовинах 9 и 16)
как фиксаторы рабочих зазоров всех 5
магнитно-электрических силовых полей и
подшипники на двух концах вала 10 показаны
условно на фиг. 1.
Вакуумный с полостями защитный кожух 19 из
диэлектрического материала закрывает
полностью предложенный магнитно-электрический
преобразователь (в электроток), генератор,
работающий в вакууме и получающий вращение
блока ротора относительно неподвижного
блока статора от турбины.
Вакуум-насос 20 выполнен с комплектом
необходимых для него и генератора
обеспечения вакуумом при их непрерывной
работе приборов в автоматическом режиме.
Графически не показан, так как он не входит
в состав изобретения.
Сведения подтверждающие возможность
осуществления изобретения
Наиболее сложным в изготовлении деталей
генератора предлагаемой блочной
конструкции является выполнение
продольных "каннелюр" на поверхностях
ферромагнитных цилиндров для роторов и
статоров генератора, но они и тем более
другие детали и их сборка в единый
электромагнитный генератор выполнимы в
условиях машиностроительных оборонных
заводов, предприятий.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Генератор, содержащий блок внутренних и
внешних роторов с обмотками, расположенных
в блоке внутренних и внешних статоров с
обмотками, отличающийся тем, что блок
внутренних и внешних роторов выполнен с
коллекторами, в торце коллекторов
выполнены съемные вкладыши для замены их
щеток и пружин, установленных в гнездах
статоров блока внутренних и внешних
статоров для вращения внутренних и внешних
роторов по отношению к блоку внутренних и
внешних статоров, а торцы блока внутренних
и внешних роторов снабжены роликами на осях
для сохранения зазоров магнитно-силовых
полей, при этом генератор выполнен с
вакуумным кожухом, а под обмотками роторов
и статоров в их блоках выполнены продольные
полости для охлаждения обмоток посредством
создания вакуума.
2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что
блоки включают до пяти и более роторов и
статоров.
Версия для печати
Дата публикации 26.04.2007гг
вверх
|
