МОДУЛЬ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для преобразования кинетической энергии воды или ветра в электрическую.
Известен модуль выработки электроэнергии в виде ветроэнергетического агрегата (патент РФ на изобретение №2352810, МПК F03D 3/04, опубл. 20.04.2009), включающий несколько цилиндрических блоков турбины, расположенных на вертикальной оси вращения, каждый из которых включает статор и ротор, электрический генератор постоянного тока.
К недостаткам данного устройства следует отнести невысокую его эффективность.
Наиболее близким к предлагаемому является модуль выработки электроэнергии (патент РФ на изобретение №2347105, МПК F03D 9/02, опубл. 20.02.2009), включающий центральный стержень, на котором в подшипниках установлена втулка ветроколеса, статор и ротор. Элементы статора и ротора установлены с зазором.
Недостатком устройства по патенту «2347105 также является его невысокая эффективность.
Задача (технический результат) предлагаемой полезной модели - повышение эффективности за счет увеличения коэффициента использования энергии потока энергоносителя.
Поставленная задача решается тем, что модуль выработки электроэнергии, содержащий центральный стержень, на котором в подшипниках установлена втулка, колесо с лопастями, ротор и статор, согласно изобретению снабжен дополнительным колесом с лопастями и кожухом. Центральный стержень выполнен полым и неподвижным, а колеса с лопастями установлены на противоположных концах центрального стержня. На втулке закреплено одно колесо с лопастями и статор, выполненный с выступами. По обеим сторонам статора на втулке в подшипниках установлены две дополнительные втулки. На одной из дополнительных втулок закреплено второе колесо с лопастями. Ротор выполнен с выступами, входящими с зазором в выступы статора, и закреплен на дополнительных втулках. В кожухе выполнены окна, открывающие верхнюю часть одного колеса с лопастями и нижнюю часть другого колеса с лопастями со стороны входящего потока энергоносителя (например, воздуха или воды), и окно в нижней части кожуха со стороны, противоположной потоку энергоносителя.
Предлагаемая конструкция обеспечивает вращение колес с лопастями в противоположных направлениях, а соответственно, ротор и статор также вращаются в противоположных направлениях, что существенно повышает эффективность работы модуля выработки электроэнергии.
Предлагаемая полезная модель поясняется изображениями, где на фиг. 1 представлен предлагаемый модуль выработки электроэнергии; на фиг. 2 - то же в разрезе, вид спереди.
Модуль выработки электроэнергии включает установленные в кожухе 1 центральный стержень 2, на котором в подшипниках установлена втулка 3, колеса с лопастями 4 и 5, ротор 6 и статор 7. Центральный стержень 2 выполнен полым и неподвижным, а колеса с лопастями 4 и 5 установлены на противоположных концах центрального стержня 2. На втулке 3 закреплено одно колесо с лопастями 4 и статор 7. По обеим сторонам статора 7 на втулке 3 в подшипниках установлены две дополнительные втулки 8 и 9. На дополнительной втулке 9 закреплено второе колесо с лопастями 5. Ротор 6 закреплен на дополнительных втулках 8 и 9. В кожухе 1 выполнены окна 10 и 11, открывающие соответственно верхнюю часть одного колеса с лопастями 4 и нижнюю часть другого колеса с лопастями 5 со стороны входящего потока энергоносителя, и окно 12 в нижней части кожуха со стороны, противоположной потоку энергоносителя.
Модуль выработки электроэнергии работает следующим образом.
Определяют направление потока энергоносителя (например, воды или воздуха) и устанавливают модуль таким образом, чтобы поток энергоносителя входил в окна 10 и 11. Поступающий в окно 10 поток энергоносителя воздействует на верхнюю часть колеса с лопастями 4 и вращает его по направлению потока. Поток энергоносителя, поступающий в окно 11, воздействует на нижнюю часть колеса с лопастями 5 и вращает его в направлении, противоположном направлению потока. Вращение колеса с лопастями 4 приводит к вращению втулки 3 и закрепленного на втулке 3 статора 7. Вращение колеса с лопастями 5 приводит к вращению в противоположном направлении дополнительной втулки 10, ротора 6 и дополнительной втулки 9. За счет противоположного направления вращения ротора 6 и статора 7 скорость вращения ротора 6 относительно статора 7 существенно выше, чем скорость входящего потока энергоносителя. Соответственно магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 13 ротора 6, также вращается относительно статора 7 с высокой скоростью. Вращение ротора 6 и статора 7 в противоположных направлениях приводит к увеличению взаимодействия постоянных магнитов 13 ротора 6 и обмоток 14 статора 7. В обмотках 14 статора 7 возникает электродвижущая сила (ЭДС), соответствующая частоте вращения ротора 6 относительно статора 7. Чем быстрее осуществляется вращение ротора 6 относительно статора 7, тем выше величина вырабатываемого напряжения.
Ротор 6 и статор 7 могут быть снабжены дисками соответственно 15 и 16. Взаимодействие ротора 6 и статора 7 в этом случае происходит за счет дисков 15 ротора 6, входящих с зазором в диски 16 статора 7.
Ротор 6 может быть также снабжен обмотками возбуждения 17, питание к которым подается, например, от солнечных батарей, по кабелю, размещенному в полости центрального стержня 2. Также в полости центрального стержня 2 размещают кабели для подачи электроэнергии от обмоток 16 статора 7 к потребителю.
Предлагаемая конструкция позволит использовать для выработки электроэнергии водные и воздушные потоки с небольшой энергией. Кроме того такая конструкция модуля выработки электроэнергии позволит при строительстве гидроэлектростанций возводить плотины меньшего размера. При этом количество вырабатываемой электроэнергии будет таким же, как и при использовании большой плотины. Таким образом, существенно повышается эффективность работы устройства и снижается нагрузка на экологию.