RU2849334C1 - Гидро-ветро-солнечная аксиальная генераторная установка - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат – обеспечение возможности преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию. В гидро-ветро-солнечной аксиальной генераторной установке благодаря дополнительной установке гидрокинетической турбины с гидрокрыльями асимметричной формы, разделению нижней секции на верхний и нижний блоки и установке в нижней секции третьего и четвертого аксиальных магнитопроводов с многофазными обмотками и второго ротора со вторым постоянным магнитом индуктора подвозбудителя обеспечена возможность преобразования кинетической энергии потока воды в электроэнергию. 6 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к электрическим машинам и предназначено для суммирования механической энергии (например, энергии ветра и энергии потока воды), световой энергии (например, световой энергии Солнца, с предварительным преобразованием ее фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) и тепловой энергии (например, тепловой энергии Земли или Солнца, с предварительным преобразованием ее тепловым преобразователем в электрическую энергию постоянного тока) с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию постоянного тока высокого качества и может быть использовано для генерирования электрической энергии постоянного тока для нужд локальных объектов, например, фермерских хозяйств и др.

Известна трехвходовая аксиальная генераторная установка (ТАГУ) (патент РФ №2589730, авторы Кашин Я.М., Кашин А.Я., Князев А.С.), содержащая корпус, в котором установлены блок управления, датчики положения ротора, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотки и обмотка возбуждения, боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, боковой аксиальный магнитопровод с дополнительной многофазной обмоткой, внутренний аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, основной и дополнительной однофазными обмотками возбуждения возбудителя, и ротор, на валу которого посредством дисков жестко закреплены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальный вращающийся магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения основного генератора, при этом постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами положения ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, а корпус датчика положения ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения ротора и перпендикулярной оси вращения ротора, при этом каждый датчик положения ротора закреплен на внутренней поверхности корпуса посредством штанги и равноудален от соседних датчиков положения ротора, а вал ротора закреплен в подшипниковых узлах, закрыт крышкой с одной стороны и выходит за пределы корпуса с другой стороны, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя подключена к многофазной обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, а многофазная обмотка якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю. В верхней части корпуса ТАГУ установлен фотоэлектрический преобразователь, подключенный к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю, в нижней части корпуса установлен тепловой преобразователь, выполненный с возможностью подключения к дополнительной многофазной обмотке через блок управления, а на конце вала ротора, выходящем за пределы корпуса, установлен магнитный редуктор, состоящий из вала магнитного редуктора, ведущего и ведомого дисков, выполненных из немагнитного материала, и постоянных магнитов, размещенных на ведущем и ведомом дисках разноименными полюсами навстречу друг к другу, при этом ведущий диск жестко закреплен на валу магнитного редуктора, ведомый диск жестко закреплен на валу ротора трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выходной многофазный двухполупериодный выпрямитель выполнен с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее, при этом дополнительная многофазная обмотка выполнена с возможностью подключения через блок управления к внешнему тепловому преобразователю.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является вертикально-осевая трехвходовая аксиальная генераторная установка (патент РФ №2748225, авторы Кашин Я.М., Князев А.С.), содержащая корпус, в котором установлены блок управления, датчики положения ротора, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка и обмотка возбуждения, аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, аксиальный магнитопровод с дополнительной многофазной обмоткой, внутренний аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, жестко закрепленный посредством диска в корпусе, основной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя и дополнительной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя, выполненной с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю, и ротор, на валу которого посредством дисков жестко закреплены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальный вращающийся магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения основного генератора, при этом постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами положения ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, а корпус каждого датчика положения ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения ротора и перпендикулярной оси вращения ротора, при этом каждый датчик положения ротора закреплен на внутренней поверхности корпуса посредством штанги и равноудален от соседних датчиков положения ротора, а вал ротора закреплен в подшипниковых узлах, закрыт нижней крышкой с одной стороны и выходит за пределы корпуса с другой стороны, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке якоря возбудителя через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя подключена к многофазной обмотке якоря подвозбудителя через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель, а многофазная обмотка якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю, выполненному с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии аккумуляторной батарее, при этом в нижней части корпуса установлен тепловой преобразователь, выполненный с возможностью подключения через блок управления к дополнительной многофазной обмотке, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, который содержит дифференциально-минимальное реле, блок питания, выполненный с возможностью подключения посредством дифференциально-минимального реле к тепловому преобразователю, к внешнему тепловому преобразователю или к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее и имеющий выходы высокого уровня и низкого уровня напряжения, и блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы дополнительной многофазной обмотки. Корпус этой установки содержит верхнюю секцию с верхней крышкой и нижнюю секцию со средней и нижней крышками, при этом на верхней наружной части верхней секции корпуса жестко закреплен конусообразный купол, на всей поверхности которого установлены фотоэлектрические преобразователи, а на боковой наружной части верхней секции корпуса жестко закреплены в три яруса направляющие воздушного потока с аэродинамическими гребнями, на направляющих воздушного потока между аэродинамическими гребнями также установлены фотоэлектрические преобразователи, при этом фотоэлектрические преобразователи подключены к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, а внутри верхней секции корпуса на валу ротора жестко закреплены три ветроколеса, при этом диаметр основания каждой направляющей воздушного потока нижерасположенного яруса, на одну треть больше диаметра основания направляющей воздушного потока предыдущего вышерасположенного яруса, при этом вал ротора установлен вертикально, выходит за пределы корпуса с верхней стороны верхней секции корпуса, дополнительно закреплен в верхнем подшипниковом узле, при этом нижний, средний и верхний подшипниковые узлы выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты которых закреплены на валу, а наружные магниты закреплены в центрах нижней и верхней крышек нижней секции, а также в центре верхней крышки верхней секции корпуса соответственно, а с нижней стороны нижней секции корпуса вал закрыт нижней крышкой, в центре внутренней части которой выполнено опорное углубление полусферической формы, при этом аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора установлен в нижней части нижней секции корпуса, аксиальный магнитопровод с дополнительной многофазной обмоткой установлен в верхней части нижней секции корпуса, внутренний аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, основной и дополнительной однофазными обмотками возбуждения возбудителя установлен в средней части нижней секции корпуса, при этом все аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижней секции корпуса и на валу ротора, установлены торцевыми поверхностями параллельно нижней и верхней части корпуса.

Однако, с помощью известных из пат. №№2748225 и 2589730 генераторных установок невозможно преобразовать кинетическую энергию потока воды в электрическую энергию.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование генераторной установки, позволяющее расширить область ее применения.

Технический результат заявленного изобретения - обеспечение возможности преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой гидро-ветро-солнечной аксиальной генераторной установке, содержащей первый ротор, корпус, содержащий верхнюю секцию с верхней крышкой и нижнюю секцию с верхней и нижней крышками, при этом на верхней наружной части верхней секции корпуса жестко закреплен конусообразный купол, на всей поверхности которого установлены фотоэлектрические преобразователи, а на боковой наружной части верхней секции корпуса жестко закреплены в три яруса направляющие воздушного потока с аэродинамическими гребнями, на направляющих воздушного потока между аэродинамическими гребнями также установлены фотоэлектрические преобразователи, а внутри верхней секции корпуса на валу первого ротора жестко закреплены три ветроколеса, при этом диаметр основания каждой направляющей воздушного потока нижерасположенного яруса, на одну треть больше диаметра основания направляющей воздушного потока предыдущего вышерасположенного яруса, при этом вал первого ротора установлен вертикально, своей нижней частью ограничен опорной пятой, в центре внутренней части которой выполнено опорное углубление полусферической формы, выходит за пределы корпуса своей верхней частью и закреплен в верхнем, среднем и нижнем подшипниковых узлах первого ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты которых закреплены на валу первого ротора, наружный магнит верхнего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки верхней секции, наружный магнит среднего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки нижней секции, при этом в нижней секции установлены блок управления, датчики положения первого ротора, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка и обмотка возбуждения, второй аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, первый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка, жестко закрепленный на боковой поверхности корпуса посредством первого диска неподвижный аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя и первая дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, выполненная с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю, при этом на валу первого ротора посредством второго диска, жестко закреплен первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, а посредством третьего диска, закреплен вращающийся аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, при этом первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами положения первого ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, а корпус каждого датчика положения первого ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения первого ротора и перпендикулярной оси вращения первого ротора, при этом каждый датчик положения первого ротора закреплен на внутренней поверхности корпуса посредством первой штанги и равноудален от соседних датчиков положения первого ротора, при этом все аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижней секции корпуса и на валу первого ротора, установлены торцевыми поверхностями параллельно верхней и нижней крышкам нижней секции корпуса, при этом фотоэлектрические преобразователи подключены к первой дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, однофазная обмотка возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке якоря возбудителя через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя подключена к первой многофазной обмотке якоря подвозбудителя через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель, а многофазная обмотка якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю, выполненному с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии -аккумуляторной батарее, при этом в корпусе установлен тепловой преобразователь, выполненный с возможностью подключения через блок управления к первой дополнительной многофазной обмотке, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, который содержит дифференциально-минимальное реле, блок питания, выполненный с возможностью подключения посредством дифференциально-минимального реле к тепловому преобразователю, к внешнему тепловому преобразователю или к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее и имеющий выходы высокого уровня и низкого уровня напряжения, и блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы первой дополнительной многофазной обмотки,

при этом в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы вращающегося аксиального магнитопровода, укладывают вторую дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, а нижнюю секцию разделяют на верхний и нижний блоки, при этом верхний блок ограничен в своей верхней части верхней крышкой нижней секции корпуса, а в своей нижней части - нижней опорной крышкой верхнего блока с втулкой, в центре верхней части которой закрепляют наружный магнит нижнего подшипникового узла первого ротора, а в ее нижней части - опорную пяту с опорным углублением полусферической формы, опирающуюся на верхнюю опорную крышку нижнего блока нижней секции, при этом второй аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, вращающийся аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, неподвижный аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, основная, первая и вторая дополнительные однофазные обмотка возбуждения возбудителя, первый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка, первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, и датчики положения первого ротора устанавливают в верхнем блоке нижней секции корпуса, а в нижнем блоке нижней секции корпуса устанавливают второй ротор, содержащий вал второго ротора, установленный вертикально и соосно с валом первого ротора, закрепленный в верхнем и нижнем подшипниковых узлах второго ротора, которые выполняют на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты которых закрепляют на валу второго ротора, наружный магнит верхнего подшипникового узла второго ротора закрепляют в центре верхней опорной крышки нижнего блока, наружный магнит нижнего подшипникового узла второго ротора закрепляют в центре нижней крышки нижней секции корпуса, при этом вал второго ротора выходит за пределы корпуса своей нижней частью, на которой жестко закрепляют однонаправленную гидрокинетическую турбину с гидрокрыльями асимметричной формы, выполненную с возможностью размещения ее под водой, при этом внутри нижнего блока на его верхней опорной крышке жестко закрепляют третий аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого укладывают вторую дополнительную многофазную обмотку, на нижней крышке нижнего блока нижнего блока нижней секции корпуса внутри нижнего блока жестко закрепляют четвертый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, при этом третий и четвертый аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижнем блоке нижней секции корпуса, устанавливают торцевыми поверхностями параллельно друг другу и верхней и нижней крышкам нижней секции корпуса активными торцовыми сторонам друг к другу, а между ними на валу второго ротора посредством четвертого диска, жестко закрепляют второй постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, который выполняют с постоянными магнитами положения второго ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, при этом на внутренней боковой поверхности нижнего блока нижней секции корпуса посредством вторых штанг закреплены датчики положения второго ротора, каждый из которых равноудален от соседних датчиков положения второго ротора, при этом корпус каждого датчика положения второго ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения второго ротора и перпендикулярной оси вращения второго ротора, при этом вторую дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, уложенную в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, подключают ко второй многофазной обмотке якоря подвозбудителя через третий многофазный двухполупериодный выпрямитель, а вторую дополнительную многофазную обмотку выполняют с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, который дополнительно содержит дополнительные блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы второй дополнительной многофазной обмотки.

Обеспечение возможности преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию обеспечивается тем, что в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы вращающегося аксиального магнитопровода, укладывают вторую дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, а нижнюю секцию разделяют на верхний и нижний блоки, при этом верхний блок ограничен в своей верхней части верхней крышкой нижней секции корпуса, а в своей нижней части - нижней опорной крышкой верхнего блока с втулкой, в центре верхней части которой закрепляют наружный магнит нижнего подшипникового узла первого ротора, а в ее нижней части -опорную пяту с опорным углублением полусферической формы, опирающуся на верхнюю опорную крышку нижнего блока нижней секции, при этом второй аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, вращающийся аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, неподвижный аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, основная, первая и вторая дополнительные однофазные обмотки возбуждения возбудителя, первый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка, первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, и датчики положения первого ротора устанавливают в верхнем блоке нижней секции корпуса, а в нижнем блоке нижней секции корпуса устанавливают второй ротор, содержащий вал второго ротора, устанавливаемый вертикально и соосно с валом первого ротора, закрепленный в верхнем и нижнем подшипниковых узлах второго ротора, которые выполняют на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты которых закреплены на валу второго ротора, наружный магнит верхнего подшипникового узла второго ротора закрепляют в центре верхней опорной крышки нижнего блока, наружный магнит нижнего подшипникового узла второго ротора закрепляют в центре нижней крышки нижней секции корпуса, при этом вал второго ротора выходит за пределы корпуса своей нижней частью, на которой жестко закрепляют однонаправленную гидрокинетическую турбину с гидрокрыльями асимметричной формы, выполненная с возможностью размещения ее под водой, при этом внутри нижнего блока на его верхней опорной крышке жестко закрепляют третий аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого укладывают вторую дополнительную многофазную обмотку, на нижней крышке нижнего блока нижней секции корпуса внутри нижнего блока жестко закрепляют четвертый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого укладывают вторую многофазную обмотку якоря подвозбудителя, при этом аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижнем блоке нижней секции корпуса, устанавливают торцовыми поверхностями параллельно друг другу и верхней и нижней крышкам нижней секции корпуса, активными торцовыми сторонам друг к другу, а между ними на валу второго ротора посредством четвертого диска жестко закрепляют второй постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, который выполняют с постоянными магнитами положения второго ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, при этом на внутренней боковой поверхности нижнего блока нижней секции корпуса посредством вторых штанг закрепляют датчики положения второго ротора, каждый из которых равноудален от соседних датчиков положения второго ротора, при этом корпус каждого датчика положения второго ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения устанавливают на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения второго ротора и перпендикулярной оси вращения второго ротора, при этом вторую дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, уложенную в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, подключают ко второй многофазной обмотке якоря подвозбудителя через третий многофазный двухполупериодный выпрямитель, а вторую дополнительную многофазную обмотку выполняют с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, который дополнительно содержит дополнительные блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы второй дополнительной многофазной обмотки.

Разделение нижней секции на верхний и нижний блоки, ограничение верхнего блока в своей верхней части верхней крышкой нижней секции корпуса, установка в нижнем блоке нижней секции корпуса второго ротора, содержащего вал второго ротора, установленный вертикально и соосно с валом первого ротора, жесткое закрепление на нижней части вала второго ротора, выходящей за пределы нижней секции корпуса, однонаправленной гидрокинетической турбины с гидрокрыльями асимметричной формы, выполненной с возможностью размещения ее под водой, и закрепление вала второго ротора в верхнем и нижнем подшипниковых узлах второго ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты которых закреплены на валу второго ротора, закрепление наружного магнита верхнего подшипникового узла второго ротора в центре верхней опорной крышки нижнего блока, наружного магнита нижнего подшипникового узла второго ротора - в центре нижней крышки нижней секции корпуса, обеспечивают возможность преобразования кинетической энергии потока воды в механическую энергию вращения, подаваемую на второй механический вход предлагаемой генераторной установки (вал второго ротора).

Укладка в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы вращающегося аксиального магнитопровода, второй дополнительной однофазной обмотки возбуждения возбудителя, разделение нижней секции на верхний и нижний блоки, ограничение верхнего блока в своей верхней части верхней крышкой нижней секции корпуса, а в своей нижней части - нижней опорной крышкой верхнего блока с втулкой, закрепление в центре верхней части втулки наружного магнита нижнего подшипникового узла первого ротора, а в ее нижней части - опорной пяты с опорным углублением полусферической формы, опирающейся на верхнюю опорную крышку нижнего блока нижней секции, установка в верхнем блоке нижней секции корпуса второго аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, вращающегося аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, основная, первая и вторая дополнительные однофазные обмотки возбуждения возбудителя, первого аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка, первого постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора подвозбудителя, и датчиков положения первого ротора, а в нижнем блоке нижней секции корпуса - второго ротора, содержащего вал второго ротора, установленный вертикально и соосно с валом первого ротора, выходящий за пределы корпуса своей нижней частью, жесткое закрепление внутри нижнего блока на его верхней опорной крышке третьего аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, укладка в его пазы второй дополнительной многофазной обмотки, жесткое закрепление на нижней крышке нижнего блока нижней секции корпуса внутри нижнего блока четвертого аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, укладка в его пазы второй многофазной обмотки якоря подвозбудителя, закрепление третьего и четвертого аксиальных магнитопроводов в нижнем блоке нижней секции корпуса параллельно торцовыми поверхностями друг другу и параллельно верхней и нижней крышкам нижней секции корпуса, активными торцовыми сторонам друг к другу, жесткое закрепление между ними на валу второго ротора посредством четвертого диска второго постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора подвозбудителя, выполнение его с постоянными магнитами положения второго ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, закрепление каждого датчика положения второго ротора на внутренней поверхности нижнего блока нижней секции корпуса посредством второй штанги и равноудаление от соседних датчиков положения второго ротора, установка корпуса каждого датчика положения второго ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения второго ротора и перпендикулярной оси вращения второго ротора, укладка в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями второй дополнительной однофазной обмотки возбуждения возбудителя, подключение ее ко второй многофазной обмотке якоря подвозбудителя через третий многофазный двухполупериодный выпрямитель, выполнение второй дополнительной многофазной обмотки с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, дополнительное оборудование блока управления дополнительными блоками формирования импульсов по одному для каждой фазы второй дополнительной многофазной обмотки обеспечивают возможность преобразования механической энергии вращения, полученной путем преобразования кинетической энергии потока воды и подаваемой на второй механический вход предлагаемой генераторной установки (вал второго ротора) в электрическую энергию.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой гидро-ветро-солнечной генераторной установки в разрезе, на фиг. 2 - внешний вид конусообразного купола и направляющих воздушного потока с аэродинамическими гребнями (вид сверху) и фрагмент направляющих воздушного потока с аэродинамическими гребнями и фотоэлектрическими преобразователями, на фиг. 3 - электрическая схема блока управления, на фиг. 4 - электрическая схема предлагаемой гидро-ветро-солнечной аксиальной генераторной установки, на фиг. 5 - график напряжений на выходе блоков формирования импульсов, на фиг. 6 - общий вид однонаправленной гидрокинетической турбины с гидрокрыльями асимметричной формы.

Гидро-ветро-солнечная аксиальная генераторная установка (ГВС АГУ) содержит (фиг. 1) первый ротор и корпус 1. Корпус разделен на верхнюю секцию 20 с верхней крышкой 21 и нижнюю секцию 65 с верхней 28 и нижней 46 крышками. На верхней наружной части верхней секции 20 корпуса 1 жестко закреплен конусообразный купол 25. На всей поверхности конусообразного купола 25 установлены фотоэлектрические преобразователи 26. На боковой наружной части верхней секции корпуса 1 жестко закреплены в три яруса направляющие воздушного потока 27 с аэродинамическими гребнями 68 (фиг. 2). На направляющих воздушного потока 27 между аэродинамическими гребнями 68 также установлены фотоэлектрические преобразователи 26. Внутри верхней секции 20 корпуса 1 на валу 24 первого ротора жестко закреплены три ветроколеса 19. Диаметр основания каждой направляющей воздушного потока 27 нижерасположенного яруса на одну треть больше диаметра основания направляющей воздушного потока 27 предыдущего вышерасположенного яруса. Вал 24 первого ротора установлен вертикально, своей нижней частью ограничен опорной пятой 40, в центре внутренней части которой выполнено опорное углубление 39 полусферической формы, выходит за пределы корпуса 1 своей верхней частью и закреплен в верхнем 22-23, среднем 17-18 и нижнем 37-38 подшипниковых узлах первого ротора. Эти подшипниковые узлы выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты 22, 17 и 37 которых закреплены на валу 24 первого ротора, наружный магнит 23 верхнего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки 21 верхней секции 20, наружный магнит 18 среднего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки 28 нижней секции 65. В нижней секции 65 установлены блок управления 57, датчики положения первого ротора 31, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка 32 и обмотка возбуждения, второй аксиальный магнитопровод 3 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря 2 основного генератора, первый аксиальный магнитопровод 16 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка 15, жестко закрепленный на боковой поверхности корпуса 1 посредством первого диска 10 неподвижный аксиальный магнитопровод 12 с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря 11 подвозбудителя, основная однофазная обмотка возбуждения 9 возбудителя и первая дополнительная однофазная обмотка 8 возбуждения возбудителя, выполненная с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю (на фиг. 1-4 не показан) посредством контактов 79 (фиг. 4). На валу 24 первого ротора посредством второго диска 13 жестко закреплен первый постоянный аксиальный многополюсный магнит 14 индуктора подвозбудителя, а посредством третьего диска 35 закреплен вращающийся аксиальный магнитопровод 6 с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка 5 якоря возбудителя и однофазная обмотка 4 возбуждения основного генератора. Первый постоянный аксиальный многополюсный магнит 14 индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами 30 положения первого ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу. Корпус каждого датчика положения первого ротора 31 с сигнальной обмоткой 32 и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов 30 положения первого ротора и перпендикулярной оси вращения первого ротора. Каждый датчик положения первого ротора 31 закреплен на внутренней поверхности корпуса 1 посредством первой штанги 33 и равноудален от соседних датчиков положения первого ротора 31. Все аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижней секции 65 корпуса 1 и на валу 24 первого ротора, установлены торцовыми поверхностями параллельно верхней 28 и нижней 46 крышкам нижней секции 65 корпуса 1. Фотоэлектрические преобразователи 26 подключены к первой дополнительной однофазной обмотке 8 возбуждения возбудителя. Однофазная обмотка 4 возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке 5 якоря возбудителя через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель 36. Основная однофазная обмотка 9 возбуждения возбудителя подключена к первой многофазной обмотке 11 якоря подвозбудителя через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель 34. Многофазная обмотка якоря 2 основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю 56, выполненному с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее АБ 70. В корпусе 1 установлен тепловой преобразователь ТП 44, выполненный с возможностью подключения через блок управления БУ 57 к первой дополнительной многофазной обмотке 15, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю ВТП 69 через блок управления БУ 57 (фиг. 4). Блок управления БУ 57 содержит (фиг. 3) дифференциально-минимальное реле ДМР 71, блок питания БП 72, выполненный с возможностью подключения посредством дифференциально-минимального реле ДМР 71 к тепловому преобразователю ТП 44, к внешнему тепловому преобразователю ВТП 69 или к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее АБ 70 и имеющий выходы высокого уровня ВУ и низкого уровня НУ напряжения (фиг. 3), и блоки формирования импульсов ФИ 73-75 по одному для каждой фазы (ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75) первой дополнительной многофазной обмотки 15. Блоки ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75 идентичны по составу.

В пазы неподвижного аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны многофазной обмотки якоря 5 возбудителя, уложенной в пазы вращающегося аксиального магнитопровода 6, уложена вторая дополнительная однофазная обмотка 7 возбуждения возбудителя (фиг. 1). Нижняя секция 65 разделена на верхний 29 и нижний 43 блоки. Верхний блок 29 ограничен в своей верхней части верхней крышкой 28 нижней секции 65 корпуса 1, а в своей нижней части - нижней опорной крышкой 67 верхнего блока 29 с втулкой 66. В центре верхней части втулки 66 закреплен наружный магнит 38 нижнего подшипникового узла первого ротора, а в ее нижней части - опорная пята 40 с опорным углублением полусферической формы 39, опирающаяся на верхнюю опорную крышку 64 нижнего блока 43 нижней секции 65. Первый аксиальный магнитопровод 16 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка 15, второй аксиальный магнитопровод 3 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря 2 основного генератора, вращающийся аксиальный магнитопровод 6 с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка 5 якоря возбудителя и однофазная обмотка 4 возбуждения основного генератора, неподвижный аксиальный магнитопровод 12 с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря 11 подвозбудителя, основная 9, первая 8 и вторая 7 дополнительные однофазные обмотки возбуждения возбудителя, первый постоянный аксиальный многополюсный магнит 14 индуктора подвозбудителя, и датчики положения первого ротора 31 установлены в верхнем блоке 29 нижней секции 65 корпуса 1. В нижнем блоке 43 нижней секции 65 корпуса 1 установлен второй ротор, содержащий вал 47 второго ротора, установленный вертикально и соосно с валом 24 первого ротора, закрепленный в верхнем 51-52 и нижнем 53-54 подшипниковых узлах второго ротора. Эти подшипниковые узлы выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты 52, 53 которых закреплены на валу 47 второго ротора, наружный магнит 51 верхнего подшипникового узла второго ротора закреплен в центре верхней опорной крышки 64 нижнего блока, наружный магнит 54 нижнего подшипникового узла второго ротора закреплен в центре нижней крышки 46 нижней секции 65 корпуса 1. Вал 47 второго ротора выходит за пределы корпуса 1 своей нижней частью.

На нижней части вала 47 второго ротора жестко закреплена однонаправленная гидрокинетическая турбина 48 с гидрокрыльями 80 асимметричной формы (фиг. 1, 2), выполненная с возможностью размещения ее под водой. Внутри нижнего блока 43 на его верхней опорной 64 крышке жестко закреплен третий аксиальный магнитопровод 63 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая дополнительная многофазная обмотка 62. На нижней крышке 45 нижнего блока 43 нижней секции 65 корпуса 1 внутри нижнего блока 43 жестко закреплен четвертый аксиальный магнитопровод 58 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая многофазная обмотка якоря 59 подвозбудителя. Третий и четвертый аксиальные магнитопроводы 58 и 63, закрепленные в нижнем блоке 65 нижней секции 43 корпуса 1, установлены торцевыми поверхностями параллельно друг другу и верхней 28 и нижней 46 крышкам нижней секции 64 корпуса 1, активными торцовыми сторонам друг к другу, а между ними на валу 47 второго ротора посредством четвертого диска 60 жестко закреплен второй постоянный аксиальный многополюсный магнит 61 индуктора подвозбудителя, который выполнен с постоянными магнитами 50 положения второго ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу. На внутренней поверхности нижнего блока 43 нижней секции 65 корпуса 1 посредством второй штанги 42 закреплены датчики положения второго ротора 41. Каждый датчик положения второго ротора 41 равноудален от соседних датчиков положения второго ротора 41. Корпус каждого датчика положения второго ротора 41 с сигнальной обмоткой 49 и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов 50 положения второго ротора и перпендикулярной оси вращения второго ротора. Вторая дополнительная однофазная обмотка 7 возбуждения возбудителя, уложенная в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями, подключена ко второй многофазной обмотке якоря 59 подвозбудителя через третий многофазный двухполупериодный выпрямитель 55 (фиг. 4). Вторая дополнительная многофазная обмотка 62 выполнена с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю 69 через блок управления 57 (фиг. 4), который дополнительно содержит дополнительные блоки формирования импульсов 76-78 по одному для каждой фазы второй дополнительной многофазной обмотки 62 (фиг. 3).

Низкий уровень (НУ) БП 72 обеспечивает работу электронных компонентов схемы, в частности, транзисторов и ДПР 31 и 41; высокий уровень (ВУ) обеспечивает возможность получения в первой 32 и второй 49 дополнительных многофазных обмотках, соответственно, большой силы тока, при протекании которого возникает магнитный поток, участвующий в создании вращающего электромагнитного момента, приводящего в движение первый и второй роторы ГВС АГУ, соответственно.

Резервное питание БУ 57 осуществляется от АБ 70 (фиг. 3, 4) (в состав БУ 57 не входит).

ГВС АГУ работает следующим образом. Воздушный поток (ветер) по жестко закрепленным в три яруса на боковой наружной части верхней секции 20 корпуса 1 направляющим 27 с аэродинамическими гребнями 68 (фиг. 2) поступает на лопасти трех жестко закрепленных внутри верхней секции 20 корпуса 1 на выходящем за пределы корпуса 1 своей верхней частью валу 24 первого ротора ветроколес 19. Ветроколеса 19 преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения, создавая вращающий момент, который передается на вал 24 первого ротора ГВС АГУ, установленный вертикально и закрепленный в верхнем 22-23, среднем 17-18 и нижнем 37-38 подшипниковых узлах первого ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты 22, 17 и 37 которых закреплены на валу 24 первого ротора, наружный магнит 23 верхнего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки 21 верхней секции 20 корпуса 1, наружный магнит 18 среднего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки 28 нижней секции 65 корпуса 1, которой ограничен в своей верхней части верхний блок 29, а наружный магнит 38 нижнего подшипникового узла закреплен в центре верхней части втулки 66 нижней опорной крышки 67 верхнего блока 29, которой ограничен верхний блок 29 в своей нижней части.

Вращающий момент вызывает вращение вала 24 первого ротора и жестко закрепленных на нем посредством второго диска 13 первого постоянного аксиального многополюсного магнита 14 индуктора подвозбудителя и посредством третьего диска 35 вращающегося аксиального магнитопровода 6 с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка 5 якоря возбудителя и однофазная обмотка 4 возбуждения основного генератора.

Благодаря тому, что вал 24 первого ротора своей нижней частью ограничен опирающейся на верхнюю опорную крышку 64 нижнего блока 43 нижней секции 65 опорной пятой 40, в центре внутренней части которой выполнено опорное углубление 39 полусферической формы, и установлен в верхнем 22-23, среднем 17-18 и нижнем 37-38 подшипниковых узлах первого ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, потери механической энергии, связанные с трением в подшипниковых узлах сведены к нулю.

Кроме того, первый ротор приводится во вращение при возникновении электромагнитного вращающего момента, создаваемого за счет преобразования тепловой энергии в электрическую.

При этом, если напряжение на выходе установленного в корпусе 1 теплового преобразователя ТП44 (или на выходе внешнего теплового преобразователя ВТП 69 при его подключении) выше напряжения АБ 70 на 1 В, то ДМР 71 подключает выход ТП 44 (или соответственно выход ВТП 69) (тепловой вход ГВС АГУ) к БП 72 блока управления 57 (фиг. 3, 4).

При этом от БП 72 на обмотку возбуждения (на фиг. 1, 3, 4 не показана) датчиков положения первого ротора 31, закрепленных на внутренней поверхности верхнего блока 29 нижней секции 65 корпуса 1 посредством первой штанги 33, подается напряжение постоянного тока низкого уровня (НУ) (фиг. 3). В результате протекания тока в обмотке возбуждения ДПР 31 вокруг сигнальных обмоток 32 в корпусе ДПР 31 возникает магнитный поток, который создает поперечное магнитное поле, и сигнальные обмотки 32 датчиков 31 положения первого ротора становятся чувствительными к магнитному потоку, создаваемому постоянными магнитами 30 положения первого ротора (фиг. 1, 4). При вращении первого постоянного аксиального многополюсного магнита 14 индуктора подвозбудителя с закрепленными на нем по внешнему радиусу постоянными магнитами 30 положения первого ротора магнитный поток, создаваемый этими магнитами, взаимодействует с созданным обмотками возбуждения датчиков 31 положения первого ротора поперечным магнитным полем, в котором находятся сигнальные обмотки 32 датчиков 31 положения первого ротора. В результате этого взаимодействия в этих сигнальных обмотках 32 возникает напряжение постоянного тока низкого уровня, причем напряжение на выходе этих сигнальных обмоток 32 возникает при наличии постоянных магнитов 30 положения первого ротора вблизи сигнальных обмоток 32 как при неподвижном состоянии первого ротора ГВС АГУ, так и при его вращении. Сигналы с выхода сигнальных обмоток 32 каждого датчика 31 положения первого ротора поступают на вход соответствующего блока ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75, которые открывают силовые полупроводниковые ключи (на фиг. 3, 4 не показаны) в соответствующем блоке ФИ и обеспечивают протекание тока от высокоуровневого выхода (ВУ) БП 72 в виде импульсов постоянного тока.

При подаче импульсов от блоков ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75 БУ 57 (фиг. 3) на соответствующие фазы первой дополнительной многофазной обмотки 15, уложенной в пазы первого аксиального магнитопровода 16 с одной активной торцовой поверхностью, магнитный поток, создаваемый первой дополнительной многофазной обмоткой 15, взаимодействует с магнитным потоком, создаваемым первым постоянным аксиальным многополюсным магнитом 14 индуктора подвозбудителя, придавая первому ротору ГВС АГУ (первый постоянный аксиальный многополюсный магнит 14 индуктора подвозбудителя и вращающийся аксиальный магнитопровод 6 с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка 5 якоря возбудителя и однофазная обмотка 4 возбуждения основного генератора) дополнительный момент вращения, который направлен согласно с моментом вращения от источника механической энергии (воздушного потока) и суммируется с ним.

Если напряжение на выходе ТП 44 (или на выходе ВТП 69 при его подключении) становится ниже напряжения АБ 70 на 1 В, то ДМР 71 переключает БП 72 на АБ 70. При этом формирование сигналов на входах блоков ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75 осуществляется так же, как и при подключении БП 72 через ДМР 71 к ТП 44 (или к ВТП 69 соответственно).

Формирование сигнала на выходе каждого из блоков ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75, возникающего при вращении первого ротора ГВС АГУ (т.е. при прохождении постоянных магнитов 30 положения первого ротора мимо сигнальной обмотки 32 датчика 31 положения первого ротора, соответствующего фазе первой дополнительной многофазной обмотки 15, которая подключена к рассматриваемому блоку ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75 соответственно), представлено на фиг. 5.

При вращении первого постоянного аксиального многополюсного магнита 14 индуктора подвозбудителя и вращающегося аксиального магнитопровода 6 с двумя активными торцовыми поверхностями с многофазной обмоткой 4 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора магнитный поток первого постоянного аксиального многополюсного магнита 14 индуктора подвозбудителя взаимодействует с первой многофазной обмоткой 11 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями, жестко закрепленного в корпусе 1 посредством первого диска 10, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется вторым многофазным двухполупериодным выпрямителем 34 и подается на основную однофазную обмотку 9 возбуждения возбудителя, уложенную в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями. При этом в основной однофазной обмотке 9 возбуждения возбудителя протекает электрический ток и создается магнитный поток (фиг. 1, 4).

Одновременно в фотоэлектрических преобразователях 26, установленных по всей поверхности конусообразного купола 25, жестко закрепленного на верхней наружной части верхней секции 20 корпуса 1, и на направляющих воздушного потока 27 между аэродинамическими гребнями 68 (и во внешнем фотоэлектрическом преобразователе (на фиг. 1, 3, 4 не показан)) (световой вход ГВС АГУ) происходит преобразование световой энергии в электрическую энергию постоянного тока. Протекающий по первой дополнительной однофазной обмотке 8 возбуждения возбудителя, подключенной к фотоэлектрическим преобразователям 26 (и/или к внешнему фотоэлектрическому преобразователю при его подключении к ней через контакты 79) (фиг. 4), постоянный ток создает магнитный поток, сонаправленный с магнитным потоком, создаваемым электрическим током, протекающим по основной однофазной обмотке 9 возбуждения возбудителя.

Одновременно поток воды поступает на гидрокрылья 80 асимметричной формы однонаправленной гидрокинетической турбины 48 (фиг. 1, 2, 6), жестко закрепленной на нижней части выходящего за пределы корпуса 1 вала 47 второго ротора, установленного вертикально и соосно с валом 24 первого ротора, выполненной с возможностью размещения ее под водой. Гидрокрылья 80 асимметричной формы преобразуют кинетическую энергию потока воды в механическую энергию вращения, создавая вращающий момент, который передается на вал 47 второго ротора ГВС АГУ, установленный вертикально и закрепленный в верхнем 51-52 и нижнем 53-54 подшипниковых узлах второго ротора 47, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты 52, 53 которых закреплены на валу 47 второго ротора, наружный магнит 51 верхнего подшипникового узла второго ротора 47 закреплен в центре верхней опорной крышки 64 нижнего блока, наружный магнит 54 нижнего подшипникового узла второго ротора 47 закреплен в центре нижней крышки 46 нижней секции 65 корпуса 1.

Вращающий момент вызывает вращение вала 47 второго ротора и жестко закрепленного на нем между жестко закрепленым внутри нижнего блока 43 на его верхней опорной 64 крышке третьего аксиального магнитопровода 63 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая дополнительная многофазная обмотка 62, и установленным параллельно к нему и к верхней 28 и нижней 46 крышкам нижней секции 65 корпуса 1 торцовыми поверхностями и жестко закрепленным на нижней крышке 45 нижнего блока 43 нижней секции 65 корпуса 1 внутри нижнего блока 43 четвертым аксиальным магнитопроводом 58 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая многофазная обмотка якоря 59 подвозбудителя, посредством четвертого диска 60 второго постоянного аксиального многополюсного магнита 61 индуктора подвозбудителя.

Благодаря тому, что вал 47 второго ротора установлен в верхнем 51-52, и нижнем 53-54 подшипниковых узлах второго ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, потери механической энергии, связанные с трением в подшипниковых узлах сведены к нулю.

Кроме того, второй ротор приводится во вращение при возникновении электромагнитного вращающего момента, создаваемого за счет преобразования тепловой энергии в электрическую.

При этом, если напряжение на выходе установленного в корпусе 1 теплового преобразователя ТП44 (или на выходе внешнего теплового преобразователя ВТП 69 при его подключении) выше напряжения АБ 70 на 1 В, то ДМР 71 подключает выход ТП 44 (или соответственно выход ВТП 69) (тепловой вход ГВС АГУ) к БП 72 блока управления 57 (фиг. 3, 4).

При этом от БП 72 на обмотку возбуждения (на фиг. 1, 3, 4 не показана) датчиков положения второго ротора 41, закрепленных на внутренней поверхности нижнего блока 43 нижней секции 65 корпуса 1 посредством второй штанги 42 (фиг. 1), подается напряжение постоянного тока низкого уровня (НУ) (фиг. 3). В результате протекания тока в обмотках возбуждения датчиков положения второго ротора 41 вокруг сигнальных обмоток 49 в корпусе датчиков положения второго ротора 41 возникает магнитный поток, который создает поперечное магнитное поле, и сигнальные обмотки 49 датчиков 41 положения второго ротора становятся чувствительными к магнитному потоку, создаваемому постоянными магнитами 50 положения второго ротора (фиг. 1, 3, 4). При вращении второго постоянного аксиального многополюсного магнита 61 индуктора подвозбудителя с закрепленными на нем по внешнему радиусу постоянными магнитами 50 положения второго ротора магнитный поток, создаваемый этими магнитами взаимодействует с созданным обмотками возбуждения датчиков 41 положения второго ротора поперечным магнитным полем, в котором находятся сигнальные обмотки 49 датчиков 41 положения второго ротора. В результате этого взаимодействия в этих сигнальных обмотках 49 возникает напряжение постоянного тока низкого уровня, причем напряжение на выходе этих сигнальных обмоток 49 возникает при наличии постоянных магнитов 50 положения второго ротора вблизи сигнальных обмоток 49 как при неподвижном состоянии второго ротора ГВС АГУ, так и при его вращении. Сигналы с выхода сигнальных обмоток 49 каждого датчика 41 положения второго ротора поступают на вход соответствующего блока ФИ «А»_Г 76, ФИ «В»_Г 77 и ФИ «С»_Г 78, которые открывают силовые полупроводниковые ключи (на фиг. 3, 4 не показаны) в соответствующем блоке ФИ и обеспечивают протекание тока от высокоуровневого выхода (ВУ) БП 72 в виде импульсов постоянного тока.

При подаче импульсов от блоков ФИ «А»_Г 76, ФИ «В»_Г 77 и ФИ «С»_Г 78 на соответствующие фазы второй дополнительной многофазной обмотки 62, уложенной в пазы третьего аксиального магнитопровода 63 с одной активной торцовой поверхностью, магнитный поток, создаваемый второй дополнительной многофазной обмоткой 62, взаимодействует с магнитным потоком, создаваемым вторым постоянным аксиальным многополюсным магнитом 61 индуктора подвозбудителя, придавая второму ротору ГВС АГУ (второй постоянный аксиальный многополюсный магнит 61 индуктора подвозбудителя) дополнительный момент вращения, который направлен согласно с моментом вращения от источника механической энергии (потока воды) и суммируется с ним.

Если напряжение на выходе ТП 44 (или на выходе ВТП 69 при его подключении) становится ниже напряжения АБ 70 на 1 В, то ДМР 71 переключает БП 72 на АБ 70. При этом формирование сигналов на входах блоков ФИ «А»_Г 76, ФИ «В»_Г 77 и ФИ «С»_Г 78 осуществляется так же, как и при подключении БП 72 через ДМР 71 к ТП 44 (или к ВТП 69 соответственно).

Формирование сигнала на выходе каждого из блоков ФИ «А»_Г 76, ФИ «В»_Г 77 и ФИ «С»_Г 78, возникающего при вращении второго ротора ГВС АГУ (т.е. при прохождении постоянных магнитов 50 положения второго ротора мимо сигнальной обмотки 49 датчика 41 положения второго ротора, соответствующего фазе второй дополнительной многофазной обмотки 62, которая подключена к рассматриваемому блоку ФИ «А»_Г 76, ФИ «В»_Г 77 и ФИ «С»_Г 78 соответственно), представлено на фиг. 5.

При вращении второго постоянного аксиального многополюсного магнита 61 индуктора подвозбудителя его магнитный поток взаимодействует со второй многофазной обмоткой 59 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы четвертого аксиального магнитопровода 58 с одной активной торцовой поверхностью, жестко закрепленного на нижней крышке 45 нижнего блока 43 нижней секции 65 корпуса 1 внутри нижнего блока 43, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется третьим многофазным двухполупериодным выпрямителем 55 и подается на вторую дополнительную однофазную обмотку 7 возбуждения возбудителя, уложенную в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны многофазной обмотки якоря 5 возбудителя. При этом во второй дополнительной однофазной обмотке 7 возбуждения возбудителя протекает электрический ток и создается магнитный поток.

Созданный электрическими токами, протекающими в основной 9, первой 8 и второй 7 дополнительных однофазных обмотках возбуждения возбудителя суммарный магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 5 якоря возбудителя, уложенной в пазы вращающегося аксиального магнитопровода 6 с двумя активными торцовыми поверхностями, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется первым многофазным двухполупериодным выпрямителем 36 и подается на однофазную обмотку 4 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы вращающегося аксиального магнитопровода 6 с двумя активными торцовыми поверхностями. Под действием этой системы ЭДС в однофазной обмотке 4 возбуждения основного генератора протекает электрический ток и создается магнитный поток.

Магнитный поток, созданный электрическим током, протекающим в однофазной обмотке 4 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 2 якоря основного генератора, уложенной в пазы второго аксиального магнитопровода 3 с одной активной торцовой поверхностью, установленного в верхнем блоке 29 нижней секции 65 корпуса 1, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая подается в сеть, а также выпрямляется выходным многофазным двухполупериодным выпрямителем 56 и подается на АБ 70 для ее зарядки.

Постоянные магниты 30 положения первого ротора, закрепленные по внешнему радиусу первого постоянного аксиального многополюсного магнита 14 индуктора подвозбудителя, служат для формирования управляющих сигналов в каждом из блоков ФИ «А» 73, ФИ «В» 74 и ФИ «С» 75. Полярность всех постоянных магнитов 30 положения первого ротора одинакова. Их количество и расположение выбирается таким образом, чтобы при их воздействии на сигнальную обмотку 32 датчика положения первого ротора 31 возникали управляющие сигналы, которые при вращении первого постоянного аксиального многополюсного магнита 14 индуктора подвозбудителя с постоянными магнитами 30 положения первого ротора обеспечивали бы своевременное переключение направления протекания тока в соответствующих фазах первой дополнительной многофазной обмотки 15 для непрерывного создания нужного электромагнитного вращающего момента и придания первому ротору вращения в заданном направлении.

Постоянные магниты 50 положения второго ротора, закрепленные по внешнему радиусу второго постоянного аксиального многополюсного магнита 61 индуктора подвозбудителя, служат для формирования управляющих сигналов в каждом из блоков ФИ «А»_Г 76, ФИ «В»_Г 77 и ФИ «С»_Г 78. Полярность всех постоянных магнитов 50 положения второго ротора одинакова. Их количество и расположение выбирается таким образом, чтобы при их воздействии на сигнальную обмотку 49 датчика положения второго ротора 41 возникали управляющие сигналы, которые при вращении второго постоянного аксиального многополюсного магнита 61 индуктора подвозбудителя с постоянными магнитами 50 положения второго ротора обеспечивали бы своевременное переключение направления протекания тока в соответствующих фазах второй дополнительной многофазной обмотки 62 для непрерывного создания нужного электромагнитного вращающего момента и придания второму ротору вращения в заданном направлении.

Таким образом, в предлагаемой гидро-ветро-солнечной аксиальной генераторной установке благодаря дополнительной установке гидрокинетической турбины с гидрокрыльями асимметричной формы, разделению нижней секции 65 на верхний 29 и нижний 43 блоки и установке в нижней секции третьего и четвертого аксиальных магнитопроводов с многофазными обмотками и второго ротора со вторым постоянным магнитом индуктора подвозбудителя обеспечена возможность преобразования кинетической энергии потока воды в электроэнергию.

Таким образом, совокупность представленных признаков позволяет расширить область применения известной вертикально-осевой аксиальной генераторной установки за счет обеспечения возможности преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию.

Claims (1)

1. Гидро-ветро-солнечная аксиальная генераторная установка, содержащая первый ротор, корпус, содержащий верхнюю секцию с верхней крышкой и нижнюю секцию с верхней и нижней крышками, при этом на верхней наружной части верхней секции корпуса жестко закреплен конусообразный купол, на всей поверхности которого установлены фотоэлектрические преобразователи, а на боковой наружной части верхней секции корпуса жестко закреплены в три яруса направляющие воздушного потока с аэродинамическими гребнями, на направляющих воздушного потока между аэродинамическими гребнями также установлены фотоэлектрические преобразователи, а внутри верхней секции корпуса на валу первого ротора жестко закреплены три ветроколеса, при этом диаметр основания каждой направляющей воздушного потока нижерасположенного яруса на одну треть больше диаметра основания направляющей воздушного потока предыдущего вышерасположенного яруса, при этом вал первого ротора установлен вертикально, своей нижней частью ограничен опорной пятой, в центре внутренней части которой выполнено опорное углубление полусферической формы, выходит за пределы корпуса своей верхней частью и закреплен в верхнем, среднем и нижнем подшипниковых узлах первого ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты которых закреплены на валу первого ротора, наружный магнит верхнего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки верхней секции, наружный магнит среднего подшипникового узла первого ротора закреплен в центре верхней крышки нижней секции, при этом в нижней секции установлены блок управления, датчики положения первого ротора, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка и обмотка возбуждения, первый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка, второй аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, жестко закрепленный на боковой поверхности корпуса посредством первого диска неподвижный аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя и первая дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, выполненная с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю, при этом на валу первого ротора посредством второго диска жестко закреплен первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, а посредством третьего диска закреплен вращающийся аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, при этом первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами положения первого ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, при этом каждый датчик положения первого ротора закреплен на внутренней поверхности корпуса посредством первой штанги и равноудален от соседних датчиков положения первого ротора, а корпус каждого датчика положения первого ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения первого ротора и перпендикулярной оси вращения первого ротора, при этом все аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижней секции корпуса и на валу первого ротора, установлены торцевыми поверхностями параллельно верхней и нижней крышкам нижней секции корпуса, при этом фотоэлектрические преобразователи подключены к первой дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, однофазная обмотка возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке якоря возбудителя через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя подключена к первой многофазной обмотке якоря подвозбудителя через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель, а многофазная обмотка якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю, выполненному с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее, при этом в корпусе установлен тепловой преобразователь, выполненный с возможностью подключения через блок управления к первой дополнительной многофазной обмотке, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, который содержит дифференциально-минимальное реле, блок питания, выполненный с возможностью подключения посредством дифференциально-минимального реле к тепловому преобразователю, к внешнему тепловому преобразователю или к внешнему резервному источнику энергии - аккумуляторной батарее и имеющий выходы высокого уровня и низкого уровня напряжения, и блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы первой дополнительной многофазной обмотки, отличающаяся тем, что в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы вращающегося аксиального магнитопровода, уложена вторая дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, а нижняя секция разделена на верхний и нижний блоки, при этом верхний блок ограничен в своей верхней части верхней крышкой нижней секции корпуса, а в своей нижней части - нижней опорной крышкой верхнего блока с втулкой, в центре верхней части которой закреплен наружный магнит нижнего подшипникового узла первого ротора, а в ее нижней части - опорная пята с опорным углублением полусферической формы, опирающаяся на верхнюю опорную крышку нижнего блока нижней секции, при этом первый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена первая дополнительная многофазная обмотка, первый постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, второй аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, вращающийся аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, неподвижный аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого уложены первая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, основная, первая и вторая дополнительные однофазные обмотки возбуждения возбудителя, и датчики положения первого ротора установлены в верхнем блоке нижней секции корпуса, а в нижнем блоке нижней секции корпуса установлен второй ротор, содержащий вал второго ротора, установленный вертикально и соосно с валом первого ротора, закрепленный в верхнем и нижнем подшипниковых узлах второго ротора, которые выполнены на радиальных магнитных подшипниках, внутренние магниты, которых закреплены на валу второго ротора, наружный магнит верхнего подшипникового узла второго ротора закреплен в центре верхней опорной крышки нижнего блока, наружный магнит нижнего подшипникового узла второго ротора закреплен в центре нижней крышки нижней секции корпуса, при этом вал второго ротора выходит за пределы нижней секции корпуса своей нижней частью, на которой жестко закреплена однонаправленная гидрокинетическая турбина с гидрокрыльями асимметричной формы, выполненная с возможностью размещения ее под водой, при этом внутри нижнего блока на его верхней опорной крышке жестко закреплен третий аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая дополнительная многофазная обмотка, на нижней крышке нижнего блока нижней секции корпуса внутри нижнего блока жестко закреплен четвертый аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена вторая многофазная обмотка якоря подвозбудителя, при этом третий и четвертый аксиальные магнитопроводы, закрепленные в нижнем блоке нижней секции корпуса, установлены торцевыми поверхностями параллельно друг другу и верхней и нижней крышкам нижней секции корпуса активными торцовыми сторонам друг к другу, а между ними на валу второго ротора посредством четвертого диска жестко закреплен второй постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, который выполнен с постоянными магнитами положения второго ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, при этом на внутренней боковой поверхности нижнего блока нижней секции корпуса посредством вторых штанг закреплены датчики положения второго ротора, каждый из которых равноудален от соседних датчиков положения второго ротора, при этом корпус каждого датчика положения второго ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения второго ротора и перпендикулярной оси вращения второго ротора, при этом вторая дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, уложенная в пазы неподвижного аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, подключена ко второй многофазной обмотке якоря подвозбудителя через третий многофазный двухполупериодный выпрямитель, а вторая дополнительная многофазная обмотка выполнена с возможностью подключения к внешнему тепловому преобразователю через блок управления, который дополнительно содержит дополнительные блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы второй дополнительной многофазной обмотки.