ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
ELECTROMECHANICAL PULSE POWER SUPPLY

Изобретение относится к области электротехники и физико-химических технологий и относится к устройствам, которые используются для электролиза воды.
Известно устройство для питания электролизера, представляющее собой электрический генератор (патент РФ №2230197, МПК H02K 57/00, 2004 г.), содержащий щеткообразные электроды с вольфрамовыми иголками, направленные друг на друга и установленные с надлежащим зазором. Электроды установлены в прямоугольную или цилиндрическую емкость коаксиально друг другу. На дне емкости электролизера установлена перфорированная трубка аэратор-катализатор, трубка соединена с компрессором. Емкость электролизера соединена входной трубкой с секцией емкости накопления конденсата через конденсатопровод, с электрическим насосом и с емкостью жидкой щелочи через дозатор, который снабжен соленоидом и реле времени. Кроме того, емкость электролизера соединена через трубки с плазмотроном, расположенным в камере ионизации, в которой установлены отражатель плазменной струи и водяного пара, коллектор и паровые трубки, расположенные под разным углом наклона и направленные на плазменную струю. Электроды электролизера соединены с источником переменного тока через электромашинный преобразователь, датчик электрических импульсов и переключатели.
Известно также устройство получения электрической энергии для электролиза воды, содержащее корпус, статор в виде магнитопровода с обмоткой, ротор и токосъемник (патент РФ №2284629, МПК H02K 21/20, H02K 31/02, 2006 г.). В известном техническом решении в схеме возбуждения генератора установлены радиальные электромагниты и круговые электромагниты, при этом вращающиеся на валу ротора генератора торцовые магнитопроводы обоих индукторов вместе с радиальными и круговыми электромагнитами обращены встречно через воздушный промежуток одноименными полюсами к магнитопроводам с обмоткой якоря, что обеспечивает в торцовых магнитопроводах обоих индукторов постоянное наличие остаточного магнетизма, способствующего возбуждению генератора, при этом схема возбуждения снабжена двумя щеточно-контактными узлами, включающими щетки токосъема и неразрезные контактные кольца.
Наиболее близким по технической сущности является импульсный электромеханический источник питания (патент РФ №2340996, МПК H02K 57/00, 2006 г. - прототип), состоящий из корпуса, в котором установлен электродвигатель, на валу которого расположен ротор с постоянными магнитами, установленными вдоль магнитопровода обмотки статора, который жестко соединен с корпусом, причем магниты расположены противоположно друг другу с возможностью обеспечения пронизывания магнитными силовыми линиями обмотки статора, при этом внутренние поверхности магнитов имеют разноименные полюса, а в качестве токосъемника использованы выводы обмотки статора.
Недостатком известных устройств является раздельная компоновка электродвигателя и электромеханического генератора электрических импульсов, что усложняет конструкцию и увеличивает механические потери.
Техническим решением задачи является повышение надежности работы устройства за счет упрощения его конструкции и уменьшения механических потерь.
Решение поставленной задачи достигается тем, что импульсный электромеханический источник питания, содержащий корпус, электродвигатель, на валу которого расположен ротор с магнитами, установленными вдоль магнитопровода обмотки статора, жестко соединенного с корпусом, и токосъемники в виде выводов обмотки статора, согласно изобретению снабжен электромеханическим генератором импульсов установленного на валу электродвигателя, при этом электродвигатель и электромеханический генератор импульсов имеют закрепленный на валу в средней его части общий ротор, магниты которого в количестве не менее двух в части электромеханического генератора импульсов расположены вдоль его статора, выполненного в виде магнитопровода, установленного на валу электродвигателя, жестко соединенного через подшипники качения с корпусом, причем статоры электромеханического генератора импульсов и электродвигателя имеют раздельные токосъемники.
По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена совокупность признаков, аналогичная заявляемой, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
Поскольку предлагаемое техническое решение может быть применено в промышленности для экономии электрической энергии при электролизе воды, то можно утверждать, что предложение соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид в продольном сечении импульсного электромеханического источника питания, на фиг.2 - поперечное сечение электромеханического генератора импульсов, вид А-А.
Импульсный электромеханический источник питания содержит электродвигатель 1 и электромеханический генератор импульсов 2, которые имеют (фиг.1) общий внешний ротор 3, закрепленный в средней своей части на валу 4 электродвигателя 1. Статоры 5 электродвигателя 1 и 6 электромеханического генератора импульсов 2 выполнены в виде магнитопроводов, размещены на том же общем валу 4 и имеют раздельные токосъемники 7 и 8 в виде выводов обмоток статоров 5 и 6. Вал 4 и статоры 5 и 6 жестко соединены с корпусом 9 через подшипники качения 10 и 11. На внутренней поверхности общего ротора 3 в части электромеханического генератора импульсов 2 расположены противоположно друг другу два магнита 12, с возможностью обеспечения пронизывания магнитными силовыми линиями обмотки статора, а внутренние поверхности магнитов имеют разноименные полюса, что позволяет ему работать с большей скважностью электрических импульсов, уменьшает момент сопротивления вращению его части ротора пропорционально квадрату скважности импульсов и уменьшает расход электрической энергии, например, на электролиз воды. На роторе 3 магниты 12 электромеханического генератора импульсов 2 и магниты (не указаны) электродвигателя 1, которых может быть 10, 20 и т.д. в зависимости от конструкции двигателя, расположены вдоль магнитопроводов статоров 5 и 6 электромеханического генератора импульсов 2 и электродвигателя 1.
Импульсный электромеханический источник питания работает следующим образом.
Через токосъемник 7 подается напряжение на статор 5 электродвигателя 1. Вал 4 электродвигателя 1, на котором установлен электромеханический генератор импульсов 2, начинает вращаться вместе с общим их внешним ротором 3. Магниты 12 ротора 3 электромеханического генератора импульсов 2 взаимодействуют с магнитопроводом его статора 6 и наводят в обмотке магнитопровода импульсы напряжения, которые подаются в электролизер посредством токосъемников 8.
Установлено, что величина механического момента сопротивления при вращении ротора уменьшается пропорционально квадрату скважности электрических импульсов. Так как электродвигатель 1 и электромеханический генератор импульсов 2 имеют общий вал и общий ротор, а токосъемники разделены, то механические потери на привод электродвигателя и электромеханического генератора электрических импульсов значительно меньше затрат энергии на генерирование электромеханическим генератором электрических импульсов. В результате затраты энергии на привод электромеханического генератора электрических импульсов уменьшаются пропорционально квадрату скважности импульсов, что приводит к экономии электрической энергии на привод электромеханического источника питания электролизера. Кроме того, значительно уменьшается стоимость водорода и кислорода, получаемых из воды.