КОНТРРОТОРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
COUNTER-ROTOR ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для создания электрических генераторов высоких удельных характеристик для работы в составе гидро- и ветрогенераторных энергетических установок.
Мощность генератора, преобразующего кинетическую энергию потока (жидкости или газа) в иные формы энергии определяется и подтверждается опытно-эмпирической формулой (Описание патента на изобретение РФ №2420670):
где V - скорость потока.
D - диаметр ротора преобразователя потока жидкости или газа.
Частота вращения ротора генератора пропорциональна скорости потока. Таким образом, наиболее целесообразный способ повышения мощности генератора - это увеличение частоты вращения ротора генератора относительно неподвижного статора.
Преобразование энергии потока в электрическую энергию осуществляется электрическими генераторами постоянного и переменного тока.
Известна обратимая машина постоянного тока включающая статор, ротор, обмотки возбуждения, коллектор, контактные щетки (Неисчерпаемая энергия. Кн.1. Ветрогенераторы / B.C. Кривцов, A.M. Олейников, А.И. Яковлев. - Учебник. - Харьков: Нац. аэрокосм, ун-т "Харьк. авиац. ин-т", Севастополь: Севаст. нац. техн. ун-т, 2003. - 400 с.). Первым недостатком известной обратимой электрической машины является надежность щеточно-коллекторного узла, реализующего режим сухого трения. Вторым важным недостатком является невозможность одновременного вращения статора и ротора в противоположных направлениях относительно опорной поверхности.
Частота вращения ротора электрического генератора преобразования энергии потока связана со скоростью движения этого потока и плотностью среды. Увеличение скорости движения потока связано с действием факторов внешней среды и влиять на нее фактически невозможно. Поэтому целесообразно использовать конструкцию электрического генератора, в котором статор и ротор вращаются относительно друг друга и совместно в разных направлениях вращаются относительно некоторого неподвижного корпуса.
Известен способ получения электроэнергии контрроторным генератором с электромеханическим приводом и устройство для его осуществления (Патент на изобретение РФ №2368057). Недостатком известного способа и устройства является способ подачи и снятия напряжения с обмоток генератора, реализуемый при помощи контактных колец и токосъемных щеток.
Предлагаемый контрроторный генератор свободен от недостатков описанных конструкций и позволяет осуществлять подачу тока и съем генерируемого электрического тока с высокой надежностью через герметичные жидкометаллические контакты.
Недостатком известного электрического генератора заключается в невозможности противовращения статора по отношению к ротору и невозможности снятия генерируемой электрической энергии со статора, находящегося во вращательном движении.
Изобретение направлено на обеспечение возможности генерации электрической энергии в контрроторном электрическом генераторе и ее надежного съема с вращающегося статора.
Сущность изобретения заключается в том, что контактные устройства подачи тока возбуждения на обмотки ротора выполнены в виде герметичных диэлектрических корпусов, подвижных по отношению к валу ротора и неподвижных по отношению к корпусу контрроторного электрического генератора, содержащих жидкий металл и обеспечивающих подачу электрического тока возбуждения от контактных проводников на контактные кольца вала ротора и обмотки ротора, а контактные устройства съема генерируемого тока с обмоток контрротора выполнены в виде герметичных диэлектрических корпусов в количестве фаз генерируемого тока, подвижных по отношению к валу контрротора и неподвижных по отношению к корпусу контрроторного электрического генератора, содержащих жидкий металл и обеспечивающих подачу генерируемого электрического тока от обмоток контрротора на контактные кольца контрротора и контактные проводники, соединенные с внешними потребителями.
Новизна изобретения состоит в том, что контрроторный электрический генератор имеет ротор и контрротор с возможностью встречного вращения и вращения внутри неподвижно установленного корпуса с возможностью подачи тока возбуждения на обмотки ротора через герметичные контакты, подвижные по отношению к валу ротора и неподвижные по отношению к корпусу контрроторного электрического генератора, содержащие жидкий металл, и возможностью снятия генерируемого тока через герметичные контакты, подвижные по отношению к валу контрротора и неподвижные по отношению к корпусу контрроторного электрического генератора, содержащие жидкий металл.
На чертеже 1 изображена схема предлагаемого контрроторного электрического генератора.
Контрроторный электрический генератор содержит ротор 1 жестко связанный с валом ротора 2, установленным в подшипниках контрротора 3 и в подшипниках корпуса 4. Вал ротора 2 содержит контактные кольца 5, находящиеся в контакте с жидким металлом 6 (например, галлием), помещенным в диэлектрические корпуса 7, жестко связанные с корпусом контрроторного электрического генератора 8 и имеющие подвижные герметичные посадки с валом ротора 2. Во внутренние полости диэлектрических корпусов 7 герметично введены контактные проводники 9 для подачи тока возбуждения на обмотки ротора. Подшипники контрротора 3 установлены в контрроторе 10, жестко скрепленного с валом контрротора 11, установленном в подшипниках корпуса 12. Вал контрротора 11 содержит контактные кольца 13, находящиеся в контакте с жидким металлом 14 (например, галлием), помещенным в диэлектрические корпуса 15 (по количеству фаз генерируемого тока), жестко связанные с корпусом контрроторного электрического генератора 8 и имеющие подвижные герметичные посадки с валом контрротора 11. Во внутренние полости диэлектрических корпусов 15 герметично введены контактные проводники 16 для подачи генерируемого контрроторным электрическим генератором электрического тока во внешние электрические цепи.
1
2
Работает предлагаемый контрроторный электрический генератор следующим образом после сообщения крутящих моментов М и М вал ротора 2 и вал контрротора 11 начинают вращаться в противоположных направлениях, при этом корпус контрроторного электрического генератора остается неподвижным, и осуществляется подача электрического тока через контактные проводники 9, жидкий металл 6 на контактные кольца 5 вала ротора 2 и далее на обмотки ротора (на чертеже 1 не показаны). Вокруг ротора создается электромагнитное поле, которое наводит электрический ток в обмотках (на чертеже 1 не показаны) контрротора 10, который через контактные кольца 13, жидкий металл 14 и контактные проводники 16 подается во внешние электрические цепи.
Предлагаемый контрроторный электрический генератор позволяет отказаться от прямого механического соприкосновения проводников подачи и съема электрического тока (щеток) с контактными кольцами и тем самым обеспечить возможность надежной подачи тока возбуждения на обмотки ротора и обеспечить возможность надежного съема генерируемого электрического тока с вращающегося контрротора (статора).