СФЕРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к областям электротехники и электроэнергетики.
Аналогом заявляемой полезной модели является трехосный гиромотор, который относится к гироскопическим устройствам и может быть применен в тех областях, где необходимо обеспечить не только вращение сферического электро- и магнитопроводящего ротора вокруг оси, расположенной в любом заданном положении в пространстве, но и измерение этого положения [патент РФ №2275601, G01С 19/24, 27.04.2006].
Недостатками аналога являются большой вес ротора трехосного гиромотора в связи с нахождением в нем обмоток, сложность изготовления трехосного гиромотора в связи со сложной конструкцией ротора и невозможность использования трехосного гиромотора в качестве генератора, так как невозможно обеспечить изменение магнитного потока и, соответственно, навести ЭДС в обмотках статора, что обуславливается конструкцией ротора трехосного гиромотора.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является ветроэнергетическая установка, состоящая из закрепленного на вертикальной стойке корпуса в форме шара, нижняя часть которого представляет собой ветроприемник, который содержит ребра и направляющие поверхности, обеспечивающие подачу воздушного потока из нижней в верхнюю часть корпуса, и отделена кольцевым обтекателем от верхней части, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы, при этом на стойке также закреплены аэродинамическая турбина и электрогенератор на постоянных магнитах [патент РФ №2644000, F03D 9/25, 26.10.2016].
Недостатками ближайшего аналога являются большие масса и размеры, что обуславливает невозможность его применения в ограниченном пространстве, в котором присутствует поток газа.
Задача полезной модели - снижение массы и габаритных размеров установок, которые используются для преобразования энергии потока газа в электроэнергию.
Технический результат предлагаемого сферического генератора -повышение эффективности установок, которые используются для преобразования энергии потока газа в электроэнергию, в связи с применением ротора сферической формы.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что сферический генератор, содержащий аэродинамическую турбину, постоянные магниты и аэродинамические ребра, в отличие от прототипа содержит аэродинамическую турбину, выполненную в виде ротора сферической формы, на полюсах которого размещены постоянные магниты и на котором выполнены аэродинамические ребра для обеспечения вращения ротора, крепления для постоянного кольцевого магнита, трубу с потоком газа и крепления для установки сферического генератора в трубу с потоком газа.
Сущность устройства поясняется чертежами, на которых представлен сферический генератор. На фиг. 1 представлен вид сферического генератора сверху. На фиг. 2 и фиг. 3 представлен вид сферического генератора сбоку.
Сферический генератор состоит из электромагнитов статора 1, постоянного кольцевого магнита 2, сферического ротора 3 с закрепленными на нем механически постоянными магнитами 4 (фиг. 1), креплений для постоянного кольцевого магнита 5, которые механически крепятся к электромагнитам статора 1 и к постоянному кольцевому магниту 2, аэродинамических ребер сферического ротора 6 (фиг. 2), трубы с потоком газа 7 и креплений для установки сферического генератора в трубу с потоком газа 8, механически соединенных с трубой с потоком газа 7 и электромагнитами статора 1 (фиг. 3).
Электромагниты статора 1 механически соединены с кольцевым постоянным магнитом 2 посредством креплений для постоянного кольцевого магнита 5. Электромагниты статора 3 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга в вершинах правильного треугольника, вписанного в окружность, образованную постоянным кольцевым магнитом 2 в горизонтальной плоскости. Крепления для постоянного кольцевого магнита 5 выполнены из электроизоляционного материала. Постоянные магниты 4 механически соединены со сферическим ротором 3 так, что поверхности постоянных магнитов 4 и сферического ротора 3 в совокупности образуют сферическую поверхность. Постоянные магниты 4 расположены на диаметральных окружностях сферического ротора 3 в вертикальной и горизонтальной плоскостях так, что на сферическом роторе 3 постоянные магниты 4 размещены на одинаковом расстоянии друг от друга. Всего сферический генератор содержит шесть постоянных магнитов 4. Сферический ротор 3 с постоянными магнитами 4 позиционируется на одинаковом расстоянии от электромагнитов статора 1 в центре окружности, описанной вокруг правильного треугольника, вписанного в окружность, образованную в горизонтальной плоскости кольцевым постоянным магнитом 2. Сферический ротор 3 выполняется полым. Сферический ротор 3 изготовлен из немагнитного материала. На сферическом роторе 3 выполнены аэродинамические ребра сферического ротора 6, выполненные так, что при прохождении по ним потока газа сферический ротор 3 с постоянными магнитами 4 на нем приходит во вращение. Сферический генератор механически крепится к трубе с потоком газа 7 за счет креплений для установки сферического генератора в трубе с потоком газа 8. Труба с потоком газа 7 и крепления для установки сферического генератора в трубе с потоком газа 8 выполнены из немагнитного диэлектрика. Крепления для установки сферического генератора в трубу с потоком газа 8 выполнены обтекаемой формы так, чтобы при прохождении по ним потока газа не нарушалась работа сферического генератора и не происходило отклонений сферического ротора 3 с постоянными магнитами 4 от места их позиционирования.
Сферический генератор работает следующим образом. При подаче потока газа в трубе с потоком газа на сферический генератор, сферическому ротору 3 с постоянными магнитами 4 придается вращение за счет формирования завихрений потока газа посредством аэродинамических сферического ротора 6. За счет взаимодействия постоянных магнитов 4 с постоянным кольцевым магнитом 2 и электромагнитами статора 1, в электромагнитах статора 1 наводится ЭДС за счет изменения магнитного поля, образованного постоянным кольцевым магнитом 2 и постоянными магнитами 4. Постоянный кольцевой магнит 2 обеспечивает магнитное взаимодействие с постоянными магнитами 4 в случае прекращения подачи потока газа. Крепления для постоянного кольцевого магнита 5 в изменении, формировании и распределении магнитного поля, образованного постоянным кольцевым магнитом 2 и постоянными магнитами 4, не участвуют. Поток газа в трубе с потоком газа 7 является сосредоточенным и направленным на сферический ротор 3 с постоянными магнитами 4. Направление потока газа в трубе с потоком газа 7 показано на фиг. 3. Поток газа распределяется в трубе с потоком газа 7 равномерно таким образом, чтобы не происходили отклонения сферического ротора 3 с постоянными магнитами 4 от места их позиционирования.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить эффективность установок и снизить массу и габаритные размеры, которые используются для преобразования энергии потока газа в электроэнергию, за счет применения ротора сферической формы.