Penjana elektrik bebas elektromagnet.
Penjana elektrik percuma yang menggunakan pengayun frekuensi tinggi dalam litar yang ditala, ditetapkan untuk bergema dengan gegelung pemancar unit pengubah frekuensi tinggi panjang penuh, untuk menjana tenaga bebas elektromagnet, untuk mengubah tenaga ini kepada tenaga elektrik dan untuk mengumpul tenaga ini .
Enjin haba termoakustik gelombang bergerak telah ditunjukkan untuk menukar haba suhu tinggi kepada kuasa akustik dengan kecekapan tinggi tanpa menggunakan bahagian bergerak. Alternator dan pemampat linear elektrodinamik telah menunjukkan kecekapan transduksi penjana elektrik akustik kepada bebas yang tinggi serta jangka hayat tanpa penyelenggaraan yang panjang. Dengan mengoptimumkan enjin termoakustik gelombang kembara berskala kecil untuk digunakan dengan alternator linear elektrodinamik, kami telah mencipta penjana elektrik termoakustik gelombang kembara; sistem penukaran kuasa yang sesuai untuk aplikasi yang menuntut seperti penjanaan elektrik di atas kapal pacecraft.
Penjana elektrik bebas magnet kekal (PM) dengan kawalan pengujaan medan yang boleh dikawal terus terdiri daripada: aci pemacu; pemasangan rotor PM dengan berbilang PM disusun di sekeliling pinggir paksi luar pemasangan rotor; pemasangan pemegun yang terdiri daripada kuk pemegun feromagnetik, gigi pemegun berbilang feromagnetik yang dipasang pada kuk pemegun dengan hujung distal menghampiri pinggiran paksi luar pemasangan pemutar yang dipisahkan oleh celah udara dan gegelung pemegun berbilang yang dipasang di antara gigi pemegun; berbilang shunt feromagnetik tepu, setiap shunt menggandingkan hujung distal bersebelahan gigi pemegun untuk mengecilkan celah udara fluks magnetik yang dijana oleh PM merentasi celah udara melalui hujung distal gigi pemegun; dan gegelung kawalan tepu berbilang, setiap gegelung kawalan tepu dibalut pada kawasan tepu bagi salah satu shunt yang berkaitan; di mana penggunaan arus kawalan I c pada gegelung kawalan sekurang-kurangnya secara magnetik menepu shunt untuk mengurangkan shunting celah udara fluks magnet , dengan itu meningkatkan hubungan fluks magnet antara PM dan stator.
Untuk tujuan analisis berasaskan model dan reka bentuk kawalan, model berasaskan fizik dinamik untuk penjana elektrik percuma dibangunkan dalam kertas kerja ini. Model berasaskan fizik mengandungi 17 keadaan, termasuk dinamik omboh, arus alternator, pelari dan dinamik pengisian gas silinder dan dinamik terma. Pembakaran pencucuhan mampatan caj homogen (HCCI) digunakan untuk kecekapan yang lebih baik dan pengurangan pelepasan, manakala pembakaran pencucuhan percikan (SI) boleh digunakan untuk permulaan pantas FPEG dan permintaan kuasa yang lebih tinggi. Dilengkapi dengan injap mekanikal elektrik (EMV) dan suntikan terus, penjana enjin omboh bebas dianggap mencapai pembakaran yang optimum dan bersih. Ciri utama dalam model dinamik ini termasuk pelari dan dinamik pengisian silinder dan gandingan kitaran ke kitaran antara gerakan omboh dan proses pembakaran. Keputusan simulasi menunjukkan bahawa semasa peralihan daripada mod SI ke HCCI, proses pemutihan perlu diselenggara dengan betul untuk mencapai keseimbangan jisim terperangkap antara silinder bertentangan.
Penjana elektrik bebas basikal disediakan dengan unit penjanaan kuasa dan pengawal. Unit penjanaan kuasa termasuk pemutar yang disusun untuk berputar dan pemegun dengan gegelung yang disusun untuk menghasilkan kepelbagaian keadaan keluaran elektrik di mana bilangan lilitan gegelung yang digunakan berbeza bergantung pada keadaan putaran pemutar. Pengawal dikonfigurasikan untuk mengawal secara terpilih keadaan keluaran elektrik unit penjanaan kuasa mengikut keadaan putaran pemutar unit penjanaan kuasa.
Susunan penjana elektrik percuma terdiri daripada penjana dan pemacu nisbah pembolehubah berterusan, yang mana penjana boleh digerakkan pada kelajuan tetap pada julat kelajuan yang digunakan pada aci input. Pemacu terdiri daripada gear pembezaan episiklik yang mempunyai pembawa gear planet yang digerakkan oleh aci input, gear jumlah ditambah kepada digandingkan ke penjana dan gear gelang. Gear gelang boleh digerakkan pada kelajuan yang berbeza-beza oleh unit hidraulik untuk mengubah nisbah kelajuan aci input dan gear matahari. Unit hidraulik digerakkan oleh aci input dan kelajuan gear gelang dikawal oleh sistem kawalan elektro-hidraulik yang responsif kepada frekuensi isyarat keluaran daripada bahagian penjana. Bendalir di bawah tekanan untuk unit hidraulik dan sistem kawalan hidraulik disediakan oleh pam gabungan dan penyahudara pada aci bahagian lain penjana elektrik percuma.
Dalam penjana tenaga elektrik, gabungan yang terdiri daripada konduktor arus elektrik anulus memanjang yang pertama mempunyai sekurang-kurangnya satu permukaan kosong memanjang secara membujur dan menghadap ke dalam secara jejari, konduktor arus elektrik anulus memanjang kedua dilupuskan secara sepaksi dalam konduktor pertama tersebut dan mempunyai kawasan permukaan terdedah luar. memanjang secara membujur dan menghadap permukaan kosong konduktor pertama tersebut, kawasan sepaksi bersebelahan bagi konduktor pertama dan kedua tersebut yang mentakrifkan unsur aruhan, bermaksud untuk mengenakan arus elektrik kepada sekurang-kurangnya satu daripada konduktor tersebut untuk menghasilkan medan magnet yang merangkumi unsur aruhan tersebut, dan cas letupan bermaksud dilupuskan secara konsentrik berkenaan dengan konduktor tersebut termasuk sekurang-kurangnya luas unsur induktif tersebut, cas letupan tersebut bermakna termasuk cara dilupuskan untuk memulakan hadapan gelombang letupan dalam bahan letupan tersebut memajukan secara membujur sepanjang elemen induktif tersebut, kata hadapan gelombang adalah berkesan. tif untuk mengubah bentuk secara beransur-ansur sekurang-kurangnya satu daripada konduktor tersebut untuk membawa permukaan kosong tersebut ke dalam elektrik.
Paten ini menerangkan radas untuk memacu penjana elektrik percuma sebagai tindak balas kepada arus bendalir seperti angin, air, dan seumpamanya, yang terdiri daripada: (a) tapak tetap; (b) perumah menegak yang disambungkan secara berpusing dengan tapak, perumah termasuk bahagian hadapan dan belakang yang tirus dengan bahagian hadapan menghadap arus bendalir dan berakhir dalam pinggir menegak yang mempunyai konfigurasi keratan rentas melintang tajam, bahagian sisi bantuan yang mengandungi bukaan menegak memanjang panjang perumahan dan ditakrifkan antara bahagian hadapan dan belakang; (c) pemutar menegak ertinya disusun dalam bukaan perumah dan disambungkan secara berputar dengan perumah, pemutar bermaksud termasuk sekurang-kurangnya satu ram heliks yang menonjol sebahagiannya di bahagian luar perumah, di mana arus bendalir yang melalui perumah mengenai ram untuk memutarkan cara pemutar; dan (d) cara untuk menggandingkan alat pemutar dengan sekurang-kurangnya satu penjana elektrik bebas, di mana pergerakan berputar pemutar bermakna memacu penjana elektrik bebas untuk menghasilkan elektrik.
Penjana elektrik percuma yang padat dan ringan untuk aplikasi kuasa mudah alih menggunakan reka bentuk enjin baharu dan pendekatan penyepaduan untuk mengurangkan berat enjin dan penjana. Alternator roda tenaga yang unik menjana kuasa elektrik dan memberikan inersia untuk enjin, udara bertekanan untuk penyejukan, dan inersia untuk alternator. Cowling enjin menyediakan perlindungan komponen berputar, mekanisme penutup kipas, saluran udara penyejukan, dan mekanisme penyejukan untuk mengendalikan kuantiti haba yang besar yang dihasilkan oleh penukaran kuasa yang diperbetulkan.
Penjana elektrik bebas suria didedahkan yang menggunakan tenaga semula jadi cahaya matahari dan menukarkannya terus kepada elektrik DC melalui penjana elektrik haba keadaan pepejal (TEG) pada kecekapan tinggi. Penjana elektrik suria menukarkan cahaya matahari kepada elektrik dalam dua langkah: 1) tenaga cahaya matahari ditukar kepada haba di ruang bawah yang mengandungi penjebak foton jalur lebar yang dikenali sebagai benda hitam; 2) haba ditukar kepada elektrik melalui TEG dalam ruang atas yang digambarkan dalam rajah. Komponen penukaran elektrik terma dibungkus daripada timbunan lata terma berbilang teras TEG. Setiap teras terdiri daripada bahan yang dioptimumkan untuk mempamerkan kesan elektrik haba pada suhu yang semakin rendah.
Penjana elektrik percuma yang menggunakan arus elektrik yang dipacu secara statistik untuk mencipta perbezaan potensi dalam litar. Arus elektrik yang dipacu secara statistik ini adalah endotermik dan menyerap tenaga haba. Perbezaan potensi yang dicipta digunakan untuk menjana arus elektrik yang dipacu medan elektrik untuk melaksanakan kerja yang berguna dalam beban elektrik. Tenaga yang dibekalkan kepada beban ialah tenaga haba bersih yang diserap dalam litar.
Unit penjana elektrik bebas berkuasa air mudah alih yang didedahkan mempunyai bentuk tiub dengan hujung masuk dan alur keluar terbuka bertentangan yang menentukan laluan aliran membujur untuk air aliran yang bergerak. Bentuk tiub mentakrifkan venturi menumpu yang berakhir di kerongkong antara hujung masuk dan keluar. Dinamo elektrik, mempunyai perumah tertutup dan alat kipas pemacu luaran, disokong dalam laluan aliran bawah stim tekak, dengan alat kipas di bahagian tekak. Hujung salur masuk adalah antara 2-5 kali lebih besar dalam kawasan daripada tekak venturi, untuk mempercepatkan air melalui cara kipas. Bentuk tiub dan perumah bersama-sama mentakrifkan venturi yang menyimpang ke hilir dari tekak, memperlahankan air dengan kehilangan yang minimum sebelum keluar dari hujung alur keluar terbuka. Hujung alur keluar terbuka adalah 1.1-1.5 kali lebih besar dalam kawasan daripada hujung salur masuk terbuka, di mana air aliran di sekeliling yang sedikit lebih laju bercampur dengan air keluar di hujung alur keluar terbuka mungkin cenderung mempercepatkan air keluar sedikit untuk kecekapan tambahan.
Penjana elektrik bebas salingan yang tenggelam diletakkan di bawah permukaan laut dan menghasilkan kuasa elektrik daripada gelombang laut permukaan. Gegelung penjana bertindak balas secara linear sebagai tindak balas kepada daya luaran yang bertindak ke atas apungan melalui gelombang laut. Kabel menghubungkan apungan di permukaan laut dengan gegelung salingan penjana tenggelam. Medan magnet difokuskan melalui gegelung semasa ia berbalas-balas, mewujudkan daya gerak elektrik dalam gegelung. Medan magnet dicipta sedemikian rupa untuk menyediakan medan seragam orientasi magnet tunggal sepanjang keseluruhan gerakan gegelung salingan. Penjana termasuk tapak yang terbentuk di dasar lautan yang menyokong teras magnet yang mempunyai gegelung penjana yang boleh digerakkan di dalamnya dan disambungkan kepada apungan dengan kabel yang melalui galas penjajaran kabel. Penggulungan elektromagnet dipasang pada hujung tertutup teras fluks magnet penjana.
Penyelidikan ke arah meningkatkan prestasi penjana elektrik percuma telah menjadi minat yang besar pada masa kini. Hari ini, banyak aplikasi memerlukan penjanaan kuasa elektrik tanpa sambungan kepada sistem kuasa utiliti. Untuk tujuan ini, penjana mestilah cekap, boleh dipercayai dan ringan. Penjana omboh bebas boleh memenuhi keperluan ini. Dengan unit penjanaan ini, tenaga mekanikal diubah menjadi kuasa elektrik tanpa menggunakan aci engkol. Ini memperoleh peningkatan yang ketara dalam kecekapan serta pengurangan volum dan jisim. Kertas kerja ini membentangkan fabrikasi penjana elektrik linear yang mampu menjana kuasa 5 kW. Konsep penjana omboh bebas dan penjana elektrik percuma dikaji semula. Proses reka bentuk dan fabrikasi juga dilindungi. Penilaian prestasi juga dibincangkan.
Penjana enjin omboh bebas (FPEG) mempunyai potensi besar untuk menjadi peranti penukaran tenaga prinsip untuk menjana elektrik daripada bahan api sebagai sebahagian daripada sistem penjana kuasa kenderaan elektrik hibrid (EV). Kelebihan utama terletak pada hakikat bahawa ia secara teorinya lebih cekap, lebih padat dan lebih ringan berbanding dengan penyelesaian EV hibrid dan pemanjang jarak yang bersaing (enjin pembakaran dalaman, enjin berputar, sel bahan api dll.). Bagaimanapun, potensi ini masih belum direalisasikan. Artikel ini memperincikan konfigurasi FPEG dwi-omboh baru dan membentangkan susun atur penuh sistem dan menyediakan bukti teknikal tentang kemungkinan saiz dan berat sistem FPEG komersial. Kerja ini juga membentangkan hasil pertama yang diperoleh daripada projek yang ditetapkan untuk merealisasikan sistem FPEG operasi dalam perkakasan melalui pembangunan dan ujian platform ujian prototaip yang fleksibel.
Peranti elektronik mudah alih termasuk sarung; badan revolusi boleh diputar berkenaan dengan kes itu; penjana elektrik yang menukar tenaga kinetik putaran badan revolusi kepada tenaga elektrik; pemasangan gear yang memindahkan daya putaran badan revolusi ke penjana elektrik, dan termasuk sekurang-kurangnya satu gear; dan sel sekunder yang menyimpan tenaga elektrik yang dijana oleh penjana elektrik percuma.
Penjana elektrik bebas piezoelektrik termasuk: elemen lentur piezoelektrik; cara untuk memasang satu hujung elemen lentur dalam aliran bendalir; cara untuk memacu elemen lentur piezoelektrik untuk berayun dengan tenaga aliran bendalir; dan elektrod bermaksud disambungkan kepada elemen lentur piezoelektrik untuk mengalirkan arus yang dihasilkan oleh gerakan ayunan unsur lentur piezoelektrik.
Penjana elektrik bebas berkuasa angin disediakan dengan keluaran kuasa elektrik berubah mengikut kelajuan angin. Penjana elektrik bebas berkuasa angin mempunyai susunan gegelung berganda yang membolehkan kuasa elektrik dihasilkan pada kelajuan angin rendah serta pada kelajuan angin tinggi. Turut disediakan ialah beberapa pek gegelung tertutup dengan mekanisme pelarasan gandingan magnet serta kaedah dan sistem kawalan untuk mengawal keluaran kuasa 0 hingga 100 peratus bagi penjana elektrik berkuasa angin berhubung dengan kelajuan angin.
Penjana elektrik termasuk tapak yang mempunyai teras fluks kutub luar yang disokong pada tapak dan mempunyai lubang linear yang memanjang ke dalamnya. Sebilangan besar magnet kekal dipasang pada kutub luar di sepanjang bahagian dalam lubang linear. Teras fluks kutub tengah memanjang ke lubang linear teras fluks kutub luar. Gegelung penjana terbentuk pada lengan sokongan gegelung dan dipasang secara gelongsor di atas teras fluks kutub tengah dalam gerek linear teras fluks kutub luar dan memanjang dari lubang linear kutub luar. Anggota apungan dipasang pada lengan sokongan gegelung penjana elektrik percuma untuk menggerakkan lengan sokongan yang responsif kepada pergerakan pergerakan apungan di mana penjana elektrik menghasilkan kuasa elektrik yang responsif kepada pergerakan apungan apabila apungan diposisikan untuk terapung pada bendalir berayun, seperti apabila penjana elektrik dipasang pada platform di atas gelombang laut.
Sistem pemacu yang menyepadukan penjana elektrik percuma, satu atau lebih motor elektrik dan modul kawalan elektronik dikonfigurasikan sebagai pemacu kelajuan berubah sama ada dalam konfigurasi pacuan cengkaman tunggal, dwi atau empat roda untuk kenderaan. Penjana digerakkan secara mekanikal oleh aci keluaran enjin pembakaran dalaman untuk menjana kuasa elektrik untuk memberi tenaga kepada motor elektrik. Komputer pusat dalam modul kawalan elektronik mengawal voltan keluaran penjana dan kelajuan serta tork setiap motor dalam sistem pemacu. Isyarat input kelajuan untuk motor boleh menjadi isyarat analog yang datang daripada sumber seperti kayu bedik, potensiometer yang dipasang pada stereng, panel kawalan, pedal kaki atau lokasi terpencil atau isyarat digital daripada peranti digital. Pengesan kedudukan/kelajuan pada setiap motor dan penjana menghantar isyarat kembali ke komputer pusat untuk kawalan gelung tertutup penjana dan motor.
Penjana elektrik percuma untuk menghasilkan elektrik di kawasan air yang mengalir. Penjana elektrik percuma termasuk peranti pengapungan. Penjana elektrik dipasang pada peranti pengapungan. Roda dayung dipasang secara berputar pada peranti pengapungan. Roda dayung digandingkan secara mekanikal kepada penjana elektrik. Alat apungan dilabuhkan di kawasan air yang mengalir supaya arus memutarkan roda dayung dan elektrik terhasil.
Penjana elektrik yang mempunyai pemutar pada aci dan pemegun, kedua-duanya membawa kutub berturut-turut persisian yang mempunyai jarak sudut atau langkah kutub yang seragam di antaranya, dengan sekurang-kurangnya sepasang bahagian penjana sejajar secara paksi yang serupa tetapi berasingan, termasuk teras kutub yang menduduki sebahagian besar sektor yang sama seperti jurang antara mereka, dan di mana kedudukan sudut aci pemutar, di mana tiang bertindih antara pemutar dan stator bahagian penjana yang sama, diimbangi untuk kedua-dua bahagian dengan separuh jarak sudut antara tiang . Sebaik-baiknya sekurang-kurangnya satu kumpulan dipasang secara jejari, dan sekurang-kurangnya satu kumpulan pasang paksi, pasangan kutub yang disediakan dalam kedua-dua rotor dan stator. Penjelmaan teladan yang diutamakan didedahkan.
Dalam penjana elektrik percuma yang merangkumi radas untuk menghantar pemasangan magnet kekal (PMA) di sepanjang bahagian gegelung yang dilupuskan secara linear bagi pemasangan gegelung aruhan (ICA) untuk menjana voltan dan kuasa, susunan pensuisan untuk menggandingkan bahagian gegelung terpilih sahaja ICA. merentasi talian keluaran kuasa KAKI. Bahagian gegelung yang dipilih termasuk bahagian gegelung ICA yang berdekatan dengan PMA yang melepasi. Selaras dengan penjelmaan yang berbeza, gegelung ICA yang tidak dipilih mungkin sama ada litar pintas atau terputus (litar terbuka) daripada talian keluaran kuasa.
Sistem untuk menjana kuasa elektrik terdiri daripada unit pemampatan udara yang dipacu elektrik , tangki simpanan tekanan tinggi dan sistem hidraulik. Sistem hidraulik terdiri daripada takungan bendalir, pam bendalir yang digerakkan secara pneumatik dan motor hidraulik, yang mempunyai aci pemacu yang digandingkan secara berputar kepada penjana elektrik. Pada mulanya unit mampatan berkelajuan tinggi dikendalikan oleh sumber elektrik luar. Udara dimampatkan ke dalam tangki simpanan bertekanan tinggi dan dilepaskan secara terkawal ke dalam pam bendalir yang digerakkan secara pneumatik, menyebabkannya beroperasi. Cecair hidraulik yang ditekan daripada takungan bendalir ke dalam motor hidraulik menyebabkan putaran aci pemacu motor dan penjana elektrik. Kuasa elektrik dijana. Sumber elektrik luar dikeluarkan. Sebahagian daripada kuasa yang dijana digunakan untuk mengendalikan unit mampatan manakala bahagian lain kuasa digunakan oleh beban.
Anggota brek putaran mengawal halaju putaran pemasangan penjana elektrik percuma yang ditempatkan di dalam peluru. Pemasangan itu termasuk turbin pacuan udara dan penjana elektrik percuma. Anggota brek dilekatkan pada turbin yang memacu elemen penjana yang boleh diputar untuk menghasilkan kuasa elektrik. Anggota brek terbentuk daripada bahan yang boleh berubah bentuk secara elastik dan disesuaikan untuk menghubungi permukaan pegun menghampiri pinggiran anggota brek pada halaju sudut yang telah ditetapkan. Di samping itu, anggota penyerap hentakan yang terbentuk daripada bahan boleh ubah bentuk tak kenyal diletakkan untuk menyerap hentakan pada turbin apabila peluru dilepaskan. Sebaik-baiknya, penjana juga termasuk tempat duduk elastomerik untuk pincang turbin daripada anggota penyerap hentakan selepas peluru dilepaskan.
Penjana elektrik bebas piramid. Penjana elektrik percuma untuk menuai tenaga getaran pengayun atom Bumi mengikut ciptaan ini terdiri daripada: (1) antena/pandu gelombang yang dioptimumkan secara geometri; (2) luka gegelung sekunder dengan konduktor berpenebat pada bentuk gegelung bukan konduktif, gegelung dipasang secara elektrik pada permukaan konduktor antena/pandu gelombang supaya gegelung sekunder dipasang berhampiran titik di mana medan elektrik menyentuh antena/ pandu gelombang; (3) antena/pandu gelombang yang disambungkan dengan gegelung sekunder berfungsi sebagai elemen siri kuasi kapasitif untuk menyediakan frekuensi resonans tertentu; dan (4) gegelung primer dengan beberapa lilitan dililit di sekeliling gegelung sekunder, gegelung sekunder diposisikan secara sepaksi dalam gegelung primer dan bertindak sebagai belitan pengubah injak naik resonan, digandingkan secara induktif dengan gegelung primer.
Peranti untuk mendapatkan kuasa elektrik daripada air yang bergerak, terdiri daripada badan silinder terapung yang mempunyai hujung pertama memanjang ke hujung kedua di sepanjang permukaan silinder yang mempunyai sekurang-kurangnya dua bilah. Setiap hujung badan silinder terapung disambungkan secara tetap kepada gegancu kincir air, dan disambungkan secara berpusing ke lengan yang disambungkan secara pivotal ke penambat. Sproket kincir air disambungkan kepada gegancu penjana elektrik percuma dengan cara pemacu. Apabila peranti baharu diletakkan dan dipegang di dalam badan air yang bergerak, air yang bergerak itu terkena pada bilah dan menyebabkan badan silinder terapung berputar. Putaran badan silinder terapung menyebabkan gegancu kincir air pertama dan kedua berputar dan menggerakkan alat pemacu yang disambungkan kepada penjana dan seterusnya menghasilkan tenaga elektrik.
