АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОСИЛОВОЙ ПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике, а именно: к коллекторным электродвигателям, электрохимическим источникам тока и является автономным электросиловым приводом, преобразующим энергию химически активных веществ в механическую энергию. Применим в транспортной энергетике.
Известен автономный электросиловой привод АЭП [I], в котором роль токосъемных щеток выполняют вращающиеся разно полярные, расположенные на поверхностях статора и ротора униполярного двигателя, электроды водородного топливного элемента. Повышению КПД этого привода способствует, примененный в нем высоковольтный активатор, ускоряющий электрохимическую реакцию. Взрывоопасность, используемого в этом агрегате, в качестве топлива, водорода, а так же, низкий моторесурс ограничивают применение его на транспорте.
Для работы известного безэлектролитного, энергоемкого химического источника тока ХИТ [II] требуется дополнительный силовой привод, вращающий его цилиндрический катод. Поэтому он не является автономным электросиловым приводом. К тому же, его длительной работе препятствуют загрязняющие поверхность катода продукты реакции, образованные от взаимодействия анодного, щелочного материала с кислородом воздуха.
Термостатирование индукционных обмоток ротора известного электродвигателя постоянного тока ЭДПТ [III] осуществляется потоком воздуха, созданного вентиляционной крыльчаткой, укрепленной на валу этого ротора, а электропитание его обмоток обеспечивается щеточно-коллекторным узлом от внешнего источника постоянного тока. По этой причине он так же не относится к автономным электросиловым приводам.
Особенности вышеупомянутых аналогов применены в предложенном изобретении. Этими особенностями являются: [I] - активированная высоковольтными разрядами электрохимическая реакция между разно полярными электродами и преобразование полученного электрического тока, в этом же устройстве, в электромагнитную силу, вращающую, укрепленный на роторе один из электродов. [II] - беээлектролитное преобразование энергии щелочного материала в месте соприкосновения с вращающимся катодом в электрический ток. [III] - ЭДПТ со щеточно-коллекторным узлом и вентиляционной крыльчаткой на его роторе.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение удельной мощности и моторесурса автономного электросилового привода.
Поставленная задача решается преобразованием щеточно-коллекторного узла ЭДПТ в питающий его индукционные обмотки ХИТ. Это преобразование включает: удлинение ламелей коллектора, разнесение противоположных щеткодержателей на края коллектора, укрепление между этими щеткодержателями пластиковой крыльчатки, замену материала одной из щеток на химически активный металл с укреплением после этой щетки эластичного скребка (учитывается направление вращения ротора), размещение перед этой щеткой, над поверхностью коллектора, в щелевом отверстии кожуха, гребенчатой рейки, подключенной к высоковольтным выводам автотрансформатора, низковольтные выводы которого подключены к выводам обеих щеток. Поступление через это щелевое отверстие окислителя (кислорода воздуха), необходимого для осуществления электрохимической реакции, обеспечивает закрепленная на коллекторе вентиляционная крыльчатка. Она создает интенсивный поток воздуха в щелевой полости между оксидированной поверхностью ламелей коллектора и окружающим его кожухом. Для ускорения электрохимической реакции этот поток воздуха, проходя сквозь коронный разряд между высоковольтными электродами гребенчатой рейки, ионизируется. Продукт реакции, образованный от взаимодействия щетки-топливо и окислителя на оксидированной поверхности коллектора, удаляется эластичным пластиковым скребком и выносится тем же потоком воздуха за пределы АЭП.
Устройство предлагаемого изобретения отображено на рисунке I (осевой разрез кожуха - 1 электросилового привода до торца его электродвигателя - 2). Индукционные обмотки - 3 ротора - 4 коллекторного электродвигателя - 2 подключены к ламелям - 5 коллектора - 6. Большая, оксидированная, часть - 7 этих ламелей - 5 соприкасается со щеткой - 8, изготовленной из химически активных металлов, например, - К, Na, или их сплавов со связующим материалом. Меньшая (токосъемная) часть ламелей - 5 соприкасается с графитовой щеткой - 9. Внешние торцы щеток - 8, - 9 подпружинены и электрически замкнуты - 10 друг на друга через первичную обмотку автотрансформатора - 11. Место подвижного контакта оксидированной части - 7 ламелей - 5 и химически активной щетки - 8 является электрохимическим источником тока. Между этими щетками, на коллекторе - 6 укреплена вентиляционная крыльчатка - 12. Напротив этой крыльчатки - 12, на кожухе - 1, выполнены выходные вентиляционные окна - 13. Щетка - 8 укреплена на части кожуха меньшего диаметра - 14, приторцованной к основному кожуху - 1. Внутри этой части - 14, перед щеткой - 8 (по направлению вращения коллектора - 6), укреплена, в ее щелевом отверстии, гребенчатая рейка - 15 (рис. II) с электродами, подключенными к высоковольтным выводам автотрансформатора - 11. Так же, внутри части - 13, за щеткой - 8, укреплен эластичный скребок - 16, соприкасающийся, после щетки - 8 с поверхностью ламелей - 7. На торце части - 14 кожуха - 1 расположен подшипник - 17 вала - 18 ротора - 4.
Для запуска АЭП необходимо ротору - 4 принудительно придать вращательное движение. Между трущимися поверхностями оксидированных частей - 7, ламелей - 5, ротора - 4 и химически активной щетки - 8 происходит электрохимическая реакция, создающая электрический ток по цепи: щетка - 8, первичная обмотка автотрансформатора - 11 (переменная составляющая этого тока, пульсирующего в связи с изменением сил взаимодействия полюсов статора и полюсов вращающегося ротора, индуцирует во вторичной обмотке автотрансформатора высокое напряжение переменного тока), меднографитовая щетка - 9, ламель - 5, подключенная к одному из выводов индукционной обмотки - 3, намагничивающей полюсные наконечники ротора - 4, другой вывод этой обмотки - 3, подключенной к противоположной ламели - 5, контактирующей в этот момент вращения ротора - 4 через ее оксидированный слой - 7 со щеткой - 8. Лопатки вращающейся крыльчатки - 12 создают разряженность воздуха внутри кожуха - 1 и поэтому сквозь щелевое отверстие в части - 14 этого кожуха, через коронные разряды между электродами гребенчатой рейки - 15, подключенной к высоковольтным выводам автотрансформатора - 11, озонируясь, всасывается воздух. Озон активизирует электрохимическое преобразование оксидированной поверхности ламели - 7 со щеткой-топливо - 8. Продукт реакции, образованный от этого взаимодействия, удаляется скребком - 16 и потоком воздуха, созданного крыльчаткой - 12, выносится за пределы АЭП через выходные окна - 13.
Источники информации.
[I] - Заявка на изобретение №2006112791, Н02К 31/00, (2006.01) «Униполярный агрегат», опубликовано 20.11.07. Автор Забак О.П.
[II] - Патент РФ 2111581, Н01М 12/06, «Химический источник тока», Опубликовано 20.05.98. Автор Сергеев С.М.
[III] - Википедия - «Электродвигатель постоянного тока». Н02К 23/04, «Коллекторные электродвигатели постоянного тока».