BG110781A

BG110781A - Вибрационно възбудимо устройство за производство на електроенергия и регистриране на инерционни отмествания

Info

Publication number: BG110781A
Application number: BG10110781A
Authority: BG
Inventors: Виктор БАЙЧЕВ
Original assignee: Виктор БАЙЧЕВ
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-04-30
Also published as: WO2012054994A3; WO2012054994A2

Abstract

Вибрационното възбудимо устройство е с функционални възможности за генериране на индуциран ток от възобновяеми енергийни източници, както и за използването в хибридни наземни и космически транспортни средства. Същевременно, посредством безжични сензори за ориентация (12, 14), устройството е в състояние да осигурява в реално време прецизни данни за мониторинг на инерционни микро отмествания, такива като сеизмични Р- и S-вълни. Устройството се състои от концентрично капсулирани сферичен статор (2) и свободно левитиращо сферично роторно ядро (1), по чиито повърхности са разположени идентични поформа постоянни магнити (3), като за определяне на тяхното местоположение са използвани сферични кодове с икосаедрална симетрия с общ център, както и декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни. Посредством реализирания въртящ момент на ротора (1) се генерира индуциран ток в сферична намотка (4), лежаща неподвижно между стените на статора (2) и ротора (1). През технологични отвори (10) в корпуса на статора (2) изводите (11) на намотката (4) се отвеждат към стандартно оборудване (13) за конвертиране и съхранение на генерираната електроенергия.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до вибрационно възбудимо устройство за производство на електроенергия и регистриране на инерционни отмествания. Едно от приложенията е в областта на добив на електроенергия и оползотворяване на възобновяеми енергийни източници, които сами по себе си генерират произволен вид и различни по характер вибрации и осцилации. Освен наземните приложения, изобретението може да се използва и в областта на космическите изследвания, като част от задвижващите и енергозахранващите системи на космически самоходни апарати и хибридни транспортни средства. Друго приложение е в областта на сеизмологията, за прецизно регистриране на сеизмични вълни.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е задвижващо устройство включващо сферичен статор и концентрично разположен сферичен ротор, при което магнитните полета на ротора се проектират върху статора във вида на матрица имаща формата на правилен октаедър, докато магнитните полета на ротора са подредени във формата на икосаедър, така че две съседни страни на октаедъра или икосаедъра, имат изцяло покрити повърхности от магнитни полета с различни ориентации на полюсите. С цел засичане положението на ротора спрямо статора, устройството използва оптични сензори следящи отраженията на ротора. При същото това устройство, само определени магнити са снабдени с прикрепени към тях намотки, така че устройството да може да бъде управлявано и използвано като жироскоп [1].

В настоящото решение, разпределението на всички магнити е равномерно редуващо се и хомогенно покриващо повърхностите на ротора и статора, посредством използването на комбинации от конструкции на сферични кодове с икосаедрална симетрия, както и чрез последващо преразпределение с декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни. Гореупоменатият първи тип разпределение се отнася към метод за пакетиране на цилиндрични дискове върху концентрично разположени сфери, чийто теоретичен и математически модел се базира върху триизмерни задачи за сферични и Евклидови кодове [2]. В решението също така се имплементира напълно покриваща вътрешната повърхност на статора, спираловидно навита сферична намотка, а също така се използват и безжични сензори за ориентация. От друга страна, прецизното сглобяване на отделните полусферични шапки на статора и ротора е постигнато чрез метод за откриване на екваториален път върху сфера със зададени изпъкнали множества [3].

Известно е задвижващо устройство включващо сферични статор и ротор, при което посредством определен брой магнитни елементи или с външно свързан вал, се осъществява контакт между ротора и статора или такова, при което подредбата на магнитите е редуваща се спрямо ориентацията на техните полюси, но с намотки прикрепени към всеки отделен магнит [4, 5, 6, 7, 8].

Недостатък на така известните устройства е наличието на контакт между статора и ротора, както и неоптималното • · разпределение на магнити по техните повърхности поради неизползване на оптимизирани конструкции за сферично пакетиране, а също така и използването на намотки за всеки магнит поотделно.

Известно е задвижващо устройство включващо сферичен статор и сферичен ротор, при което сферичния ротор използва наличието на инертни газове или такова, което използва постъпването на компресиран газ посредством нагнетяваща тръба и газов цилиндър, с цел задържане на сферичния ротор в безконтактно състояние спрямо сферичния статор [9, 10].

В настоящото решение необходимостта от използване на нагнетен или друг вид газ за задържане на сферичния ротор в безконтактно състояние спрямо сферичния статор е заменена с използване на специфично разпределение на магнити по двете срещулежащи повърхности на статора и ротора, което от своя страна способства за безконтактно състояние посредством магнитна левитация.

Известни са други устройства използващи сферични намотки, при които намотките са изградени посредством разположени плътно една до друга серии от коаксиално подредени, отделни цилиндрични групи от намотки, както и други такива устройства, които са изградени посредством преплитане на намотката в еластична метална рамка [11, 12, 13].

В настоящото решение, намотката е спираловидно навита върху носещ пластмасов корпус, като същата обвива изцяло корпуса посредством един единствен непрекъснат проводник или такъв, който е последователно свързан от отделни съставни части.

Известни са вибрационно възбудимо устройство и метод, при които чувствителни на вибрации съоръжения са разположени, както в определен брой транспортни средства, така и във вътрешността на предварително пробити отвори в земната повърхност. Данните за скоростта на сеизмични Р-вълни се засичат след паралелно замерване и съпоставяне на данните от всичнки разположени съоръжения [14].

В настоящото решение прецизни безжични датчици за ориентация се разполагат по вътрешната повърхност на свободно левитиращ сферичен ротор, както и по външната повърхност на концентрично разположен сферичен статор, като роторът е в безконтактното състояние спрямо статора.

Известни са други задвижващи устройства, при които е налично левитиращо роторно ядро, така че същото да е в безконтактно състояние спрямо статора, посредством използване на симетрично подредени постоянни магнити [15, 16, 17].

Недостатък на така известните устройства е цилиндричната им форма и невъзможността за задвижване на ротора по произволна ос.

В настоящото решение задвижването на роторното ядро по произволна ос и при 360° свобода на движение е постигнато посредством свободно левитиращо сферично роторно ядро, концентрично разположено в сферичен статор.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е от една страна да се създаде устройство за генериране на индуциран електрически ток посредством използване на външни вибрации и въртящ момент, включително такива получени от алтернативни енергийни източници и едновременно с това, да предоставя възможност за • · • 9

• · · • · · • · · · • · · • · · · · · прецизно регистриране и мониторинг на сеизмични Р- и S-вълни, както и други видове инерционни отмествания.

Задачата е решена чрез използване на вибрационно възбудимо устройство включващо свободно левитиращо кухо сферично роторно ядро с равномерно подредени по неговата външна повърхност четен брой и еднакви по форма цилиндрични постоянни магнити, концентрично разположено в сферичен статор, с аналогично равномерно разположени и подредени по неговата вътрешна повърхност четен брой и еднакви по форма цилиндрични постоянни магнити. Върху повърхността на последните и същевременно между статора и ротора е разположена, неподвижно лежаща спираловидно навита сферична намотка. Минималното и максималното разстояние между съседни и срещулежащи постоянни цилиндрични магнити е избрано да е функция от техните радиуси и височини. От друга страна, радиусите на двата сферични корпуса на статора и ротора, както и точното разположение и сферични координати на центровете на всеки един от тези магнити върху съответните корпуси е постигнат, чрез използване на конструкции от сферични кодове с икосаедрална симетрия с общ център, а допълнително преразпределение на магнитите спрямо различни ориентации на полюсите е постигнато, посредством декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни.

Изводите на сферичната намотка се отвеждат към повърхността на статора посредством предварително заложени технологични отвори, а оттам към стандартни индустриални модули за конвертиране и съхранение на генерираната електроенергия.

Посредством разполагане на готови безжични дистанционни сензори за ориентация по вътрешната повърхност на ротора, както и по външната повърхност на статора, се постига прецизен мониторинг и постоянно следене в реално време на въртящия момент, векторите на ускорение, ъгловата скорост и посоките на отместване на свободно левитиращото роторно ядро.

Предимства на изобретението са голямата чувствителност към външни вибрации или други осцилации, а свободно левитиращото роторно ядро предопределя минимално количество триене при отместване. Разпределението на магнитите по повърхностите на статора и ротора посредством сферични кодове с икосаедрална симетрия, както и последваща декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни, осигуряват равномерно покритие по двете повърхности, но същевременно способстват за постоянна нестабилност между осцилиращите магнитни полета. Като следствие от това се реализира градация на въртящия момент при условия на непрекъсваемост на външните вибрации, както и съпътстващо увеличение на генерирания индуциран ток. Последното води до увеличаване на коефициента на полезно действие, както и предопределя по-ефективното използване на вибрации или други осцилации, генерирани от възобновяеми енергийни източници като: повърхностни морски вълни, движещи се транспортни средства, вибрации от подмостови пространства и др. Друго предимство на изобретението е, че едва при периоди от много малки времеви прагове под 1 ps могат да се считат движенията между всички участващи постоянни магнити за равноускорителни, така че дори и при състояние на покой, устройството ще отчита посредством сензорите си за ориентация, много по-точно и по-рано сеизмични Р- и S-вълни, както и други микро инерционни отмествания. Независимостта на устройството по отношение на съществуването на различна газова среда, атмосфера или липсата на такава, толерантността към ниски • 9 ·· 4 • · · • · · • · • · • · · · · · температури или различна гравитация, го прави също така подходящо за употреба в задвижващите и енергозахранващите системи на космически планетарни самоходни апарати и хибридни транспортни средства.

Описание на приложените фигури

Фигура 1 представлява напречен разрез на устройството;

Фигура 2 - напречен разрез през стените на корпусите, _ показващ отделните полусферични шапки;

©

Фигура 3 - частичен разрез, показващ пластмасовия корпус с част от монтирана по него намотка, лежащи в една от полусферичните шапки на статора;

фигура 4 - близък план на напречен разрез, показващ част от стените на корпусите и монтирани срещулежащи магнити;

фигура 4а - близък план на напречен разрез, показващ част от стените на корпусите и отвори за монтаж;

фигура 5 - близък план от произволен корпус показващ разстоянията между монтирани съседно лежащи магнити;

фигура 5а - близък план на разрез между корпусите на статора и ротора, показващ разстоянията между монтирани срещулежащи магнити;

фигура 6 - близък план на повърхността на произволен корпус с гравирани указателни маркиращи окръжности;

фигура 7 - близък план на повърхността на корпуса на статора, показващ технологични отвори;

фигура 8 - общ изглед на сглобените чрез шпилки корпуси на полусферичните шапки на ротора;

фигура 8а - разрез показващ вътрешността на една от полусферичните шапки на ротора, с монтирани през стените й шпилки;

фигура 8Ь - близък план на повърхността на корпуса на ротора, показващ технологични отвори за шпилки;

фигура 9 - общ план на спомагателна носеща конструкция с монтирано в нея устройство;

фигура 9а - близък план на част от спомагателната носеща конструкция със захванат с крепежни елементи корпус на статора.

Примерни изпълнения на изобретението

Вибрационно възбудимото устройство, показано на фигури 1 и 2, се състои от кух сферичен ротор (1), чийто корпус е съставен от две еднородни полусферични шапки (15, 16) с неправилен разрез между тях (23), закрепени една към друга посредством шпилки (9) и гайки (17), като роторът (1) е концентрично разположен във вътрешността на кух сферичен статор (2), чийто корпус аналогично на ротора (1), се състои от две полусферични шапки (18, 19) и разрез (24). По вътрешната повърхност на статора (2) и външната повърхност на ротора (1) са разположени две групи с по четен брой идентични по форма и параметри постоянни магнити (3), така че същите са закрепени към съответните стени на корпусите, посредством болтове (7) и гайки (8) минаващи през тях. Върху външната повърхност на всеки един от постоянните магнити (3), разположени по вътрешната повърхност на статора (2), са прикрепени еднообразни самозалепващи се гумени уплътнения (6), върху които неподвижно лежи закрепена, спираловидно навита намотка • · (4). Намотката (4), показано на фигура 3, е изградена върху сферичен пластмасов корпус (5), състоящ се от две идентични по форма полусферични шапки (20, 21). Във вътрешността на ротора (1), произволно е прикрепен към вътрешната стена на корпуса сензор за ориентация (12), като аналогично на горното, към външната стена на корпуса на статора (2) е прикрепен подобен сензор (14). Изводите (11) на намотката (4) се отвеждат извън корпуса на статора (2) посредством технологични отвори (10), като същите са свързани към стандартно оборудване (13) за

конвертиране и съхранение на генерирана електроенергия.

При друго примерно изпълнение, показано на фигури 4 и 4а, формата на постоянните магнити (3) е цилиндрична, с дупка разположена аксиално по отношение на височината на магнита (3), така че болтовете (7) могат свободно да преминават през сърцевината на магнита (3), за да бъдат свързани със съответната стена на корпуса на ротора (1) или статора (2). Посредством отвори с резба (22), разположени в стените на корпусите на ротора (1) и статора (2), болтовете (7) закрепват всеки магнит (3) на точното му местоположение, като от другата страна са прикрепени с гайка (8).

При друго примерно изпълнение, използваните постоянни магнити (3) са от редкоземни NdFeB сплави с висока степен на магнетизация, като в един вариант степента на магнетизация е N45, а при друго примерно изпълнение магнитите (3) имат радиус г=10мм и височина Ь=8мм.

При друго изпълнение, радиусите на двата сферични корпуса на ротора (1) и статора (2), както и равномерното разпределение на постоянните магнити (3) и откриване на точното местоположение на техните центровете, под формата на сферични координати спрямо всеки един от сферичните корпуси • · на ротора (1) и статора (2) е постигнато, посредством използването на конструкции от сферични кодове с икосаедрална симетрия с общ център, където на всяка точка от сферичния код съответства център на постоянен магнит (3). За получаване на възможните съответстващи комбинации от тези сферични кодове, същите биват оптимизирани както по отношение на разстоянията между съседно лежащи магнити (3), така и по отношение на разстоянията между срещулежащи магнити (3). При един вариант, разликата между броя магнити (3) разположени по корпуса на статора (2) и ротора (1) е максимална, а при друго примерно изпълнение, същата тази разлика е минимална. При едно примерно изпълнение, за подходяща комбинация от такива сферични кодове са избрани конструкции с икосаедрална симетрия, съответно от 620 точки за сферичния статор (2) и 390 точки за сферичния ротор (1).

При друго примерно изпълнение, показано на фигура 5, разстоянията между най-близко отстоящите точки на съседно лежащи магнити (3) са избрани да са функция от техния радиус г, като максималното разстояние А_± се изчислява на базата на г kl коефициент kl, така че А₁ = r — а минималното разстояние

А₂ се изчислява на базата на коефициент к2, така че А₂ = — При друго примерно изпълнение, показано на фигура 5а и аналогично на предходното, разстоянията между най-близко отстоящите точки на срещулежащи магнити (3) са избрани да са функция от техните радиуси г, като максималното разстояние Ο_γсе изчислява на базата на коефициент кЗ, така че = 2г + —, а минималното разстояние О₂ се изчислява на базата на г к4 коефициент к4, така че О₂ = 2r - При едно примерно

• · ·

изпълнение, за коефициентите kl, к2, кЗ и к4 са използвани респективно стойностите 10, 44.44, 10 и 20.

При друго изпълнение, разрезите (23, 24) между отделните полусферични шапки (15, 16) и (18, 19) са постигнати, чрез откриване на екваториален път върху сфера със зададени

изпъкнали множества, като в случая изпъкналите множества представляват респективно постоянните магнити (3), разположени по повърхностите на корпусите на ротора (1) и статора (2).

При друго примерно изпълнение, така получените съответстващи комбинации на двата сферични кода, допълнително се преразпределят на по две подгрупи за всеки един от сферичните кодове, така че всеки две подгрупи за даден сферичен код да са с по равен брой постоянни магнити (3), но с различна ориентация на полюсите, а също така магнитите (3) попадащи в подгрупите за даден сферичен код да са равномерно разпределени по повърхността на съответния корпус на статора (2) или ротора (1). Разпределението на магнитите (3) е такова, че за всеки корпус на статора (2) или ротора (1) да съществуват минимален брой триъгълници образувани от магнити (3) с еднаква ориентация на полюсите, така че за всяко едно подмножество от 3 съседни магнита (3), максималната концентрация на магнити (3) с еднаква ориентация на полюсите да е минимална. За целта е използвана декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни, включваща алгоритъм в три фази. В първата фаза половината от магнитите (3) за даден сферичен код се преразпределят, така че минималното разстояние между магнити (3) с еднаква ориентация на полюсите е максимално. При втората фаза на алгоритъма, се минимизира разстоянието

между центъра на масите на сферичния код и центъра на сферата за дадения сферичен корпус на статора (2) или ротора (1), така че при всяка стъпка, ако на избрана двойка магнити (3) с различна ориентация на полюсите бъдат разменени полюсите, се получава намаляване на дължината на сумата от векторите на магнитите (3) с еднаква ориентация на полюсите. При третата фаза, се редуцира броя на триъгълниците образувани от магнити (3) с еднаква ориентация на полюсите, като за целта при всяка една стъпка от алгоритъма, се следи дали при избор на двойка магнити (3) с различна ориентация на полюсите, ако същите тези полюси бъдат разменени, ще се намали в кода общия брой триъгълници съставени от магнити (3) с еднаква ориентация на полюсите.

При друго примерно изпълнение, показано на фигура 6, за половината от магнитите (3) с еднаква ориентация на полюсите, допълнително са гравирани по корпусите на статора (2) и ротора (1), указателни маркиращи окръжности (25), с център центровете на отворите (22) и радиус, позволяващ тяхното ограждане.

При друго примерно изпълнение, показано на фигура 7, изборът на местоположението на технологичните отвори (10) по корпуса на статора (2), е направен съобразно местоположението на медицентровете на триъгълниците с максимално дълги страни, които се образуват от магнити (3) с еднаква ориентация на полюсите.

При друго изпълнение, показано на фигури 8, 8а и 8Ь, изборът на местоположението на технологичните отвори (26) по корпуса на двете полусферични шапки (15, 16), през които преминават шпилките (9), е направен съобразно местоположението на срещулежащи двойки медицентрове на триъгълници образувани от три съседно лежащи магнита (3), така

че тези медицентрове да са максимален брой и да са максимално близо до центровете на всяка от полусферичните шапки (15, 16), както и осите на всяка двойка срещулежащи медицентьра разположени на всяка една от полусферичните шапки (15, 16), да не се допират или пресичат във вътрешността на ротора (1).

При друго изпълнение, роторът (1) се поставя в сферичния пластмасов корпус (5), като полусферичните му шапки (20, 21), се прилепват плътно по протежение на ръба на техния разрез. При един вариант, спираловидно навитата сферична намотка (4) предварително се навива върху всяка от полусферичните шапки (20, 21) поотделно, като след поставянето на ротора (1) във вътрешността им, намотката (4) се свързва последователно през ръба или стената на сферичния пластмасов корпус (5), а при друго примерно изпълнение, спираловидно навитата сферична намотка (4), се навива върху вече плътно долепените полусферични шапки (20, 21), като същата остава непрекъсната.

При друго изпълнение, показано на фигури 9 и 9а, посредством подвижни крепежни елементи с ябълковидна става (27), всяка от двете полусферични шапки (18, 19), чрез захващане от една страна към горната част на болтовете (7), са прикрепени към спомагателна носеща конструкция съставена от правоъгълни метални плотове (28), които в четирите си краища имат отвори, през които свободно преминават закрапени с по две двойки гайки (29), резбовани шпилки (30).

Когато външната повърхност на ротора (1) е напълно покрита с подредени съобразно конструкцията на сферичния код с икосаедрална симетрия магнити (3), същите взаимодействат с

Използване на изобретението • ·

аналогично подредените срещулежащи магнити (3), разположени по вътрешната повърхност на статора (2). Използването на комбинация от двата сферични кода с икосаедрална симетрия и концентричното разполагане на ротора (1) във вътрешността на статора (2), гарантира за едновременно взаимодействие на всички магнити (3), без значение на тяхното точно местоположение. Допълнителното преразпределние на магнитите (3) по групи с различна ориентация на полюсите, постигнато чрез декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни, допринася за хомогенно взаимодействие между силите на привличане и отблъскване за всички монтирани магнити (3). По този начин, по-големият брой магнити (3) разположени по вътрешната повърхност на статично лежащия статор (2), сравнени с по-малкия брой магнити (3) разположени по външната повърхност на ротора (1), обуславят едновременното упражняване на по-големи сили на привличане и отблъскване във всички точки спрямо концентрично разположения във вътрешността ротор (1), а от там и за неговото задържане в положение на постоянна магнитна левитация. От друга страна, минималните ъгли на векторите спрямо центъра на двата сферични кода и центровете на местоположенията на всеки от монтираните магнити (3), дават много малка възможност и за много кратък период от време, на срещулежащи магнити (3), да бъдат в положение на пълно съвпадение на техните лица, а от там следва и невъзможността на левитиращият ротор (1) да е в състояние на пълен покой за продължителен период от време. Чрез анализ на крайните магнитни елементи, може експериментално да се установи периода от време, при който движенията могат да се считат за равноускорителни, като в настоящото приложение, такива са възможни едва при периоди под Ips.

При наличието на външни влияния върху статора (2), предизвикани от вибрации или въртящ момент с произволен произход, същите се предават безконтактно на свободно левитиращия във вътрешността ротор (1), като предизвикват осцилации между срещулежащите магнитни полета. От своя страна, същите тези осцилации, предизвикват инерционни отмествания и произволен въртелив усукващ момент на левитиращото роторно ядро (1), като векторите на ускорение, ъгловата скорост и други техни величини, зависят от силата и продължителността на тези вибрации.

В следствие на инерционните отмествания и произволния въртелив усукващ момент на левитиращото роторно ядро (1), същото подпомага свободната осцилация на монтираните по външната му повърхност постоянни магнити (3), които са с различни ориентации на полюсите. Осцилиращите магнитни полета на ротора (1), взаимодействат от една страна с аналогичните магнитни полета на постоянните магнити (3), разположени по вътрешната повърхност на статора (2), а от друга страна взаимодействат и с неподвижно лежащата между ротора (1) и статора (2), спираловидно навита сферична намотка (4). По този начин, устройството може да генерира индуциран електрически ток в спираловидно навитата сферична намотка (4), като впоследствие този ток, посредством изводите (11) на намотката (4), се отвежда към стандартно индустриално оборудване (13) за конвертиране и съхранение на електроенергия.

При използване на други комбинации от сферични кодове с икосаедрална симетрия, може да се увеличи, както общия брой на използваните магнити (3), така и респективно да се имплементират магнити (3) с по-големи размери и съответно по • · високо ниво на магнетизация, а от там и да се постигне увеличение на генерирания индуциран електрически ток.

Независимо от наличието на намотка (4) или преразпределение на магнитите (3) посредством декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни, както и независимо дали разпределението на срещулежащо разположените магнити (3) включва допълнително разделяне на групи от магнити (3) с различна ориентация на полюсите, или са налични само такива с еднаква ориентация на полюсите, устройството може да регистрира, измерва и предава данни за инерционните отмествания, векторите на ускоренията, ъгловите скорости и ротационните матрици, получени от сензорите за ориентация (12, 14), които от своя страна са следствие от изместванията в пространството на левитиращото роторното ядро (1). Прецизни изчисления и данни за силата, посоката или други величини на произволни външни вибрации и тяхното въздействие върху левитиращото роторно ядро (1), се получават посредством откриване на разликите в синхронно засечените паралелни данни, получени от двата сензора за ориентация (12, 14). Използването на периоди под Ips, при които движенията на левитиращото роторното ядро (1), могат да се считат за равноускорителни, способства за прецизен мониторинг и ранно засичане на всякакъв род външни вибрации и осцилации, като например сеизмични Ри S-вълни и други.

Чрез използване на четирите двойки гайки (29) по дължините на резбованите шпилки (30) от спомагателната носеща конструкция, двата правоъгълни метални плота (28), могат да бъдат постепенно раздалечавани или събирани един спрямо друг. Успоредно с плотовете (28) и свързани посредством подвижните крепежни елементи с ябълковидна става (27), двете полусферични шапки (18, 19) на статора (2), могат също да бъдат раздалечавани или събирани. Посредством използване на този механизъм, роторът (1), сферичният пластмасов корпус (5) и спираловидно навитата сферична намотка (4), се монтират концентрично във вътрешността на статора (2), като впоследствие след приближаване на двете полусферични шапки (18, 19), корпуса на статора (2) се затваря плътно по протежение на разреза (24).

Литература

1. W02007113666

2. Байчев В., Бойваленков П., Делчев К., „Върху Една Триизмерна Задача за Сферични и Евклидови Кодове“, Сборник Доклади от Конференция ТЕЛЕКОМ 2009, Октомври 8-9, Св. Константин и Елена, Варна, България.

3. Байчев В., Делчев К., Папазов Я„ „Върху Една Комбинаторно-Геометрична Задача за Намиране на Екваториален Път Върху Сфера“, Трудове СВУБИТ, Том 7, 2008, София, България - под печат.

4. US 4,611,863 ' М

5. US 4,961,352

6. US 6,906,441

7. US 5,476,018

8. Rashid, М.К.., “Switching and Intelligence in Spherical Stepper Motor”, Proceedings of the 14^th LASTED International Conference APPLIED SIMULATION AND MODELLING, June 15-17, 2005, Benalmadena, Spain.

9. US 5,798,590

10. W02005075938

11. Quinn J.D., Baum C.E., “Positioning Loops with Parallel Magnetic Dipole Moments to Avoid Mutual Inductance”, Sensor and Simulation Notes, Note 303, Air Force Weapons Laboratory, Kirtland AFB, May 13, 1987, New Mexico, USA.

12. Lawler C.T., “A Two-Phase Spherical Electric Machine for Generating Rotating Uniform Magnetic Fields”, Master’s Thesis, Massachusetts institute of Technology, June 2007, Cambridge, MA, USA.

13. US 1,546,424

14. W02004095070

15. US 6,049,148

16. US 2001/0030471

17. US 2004/0090138

Claims

Патентни претенции

1. Вибрационно възбудимо устройство включващо:

а) сферично роторно ядро (1), с фиксирани и разположени по цялата му външна повърхност, равномерно подредени четен брой и идентично оформени цилиндрични постоянни магнити (3), характеризиращо се с това, че съвкупността от сферичните координати на точното местоположение на центровете на основите на магнитите (3), представлява конструкция на сферичен код с икосаедрална симетрия;

б) сферичен статор (2), с фиксирани и разположени по цялата му вътрешна повърхност, равномерно подредени четен брой и идентично оформени цилиндрични постоянни магнити (3), характеризиращо се с това, че съвкупността от сферичните координати на точното местоположение на центровете на на основите на магнитите (3), представлява конструкция на сферичен код с икосаедрална симетрия, като статорът (2) капсулира концентрично ротора (1);

в) спираловидно навита сферична намотка (4), неподвижно фиксирана към вътрешната повърхност на статора (2), характеризираща се с това, че намотката (4) лежи върху външната повърхност на равномерно подредените по вътрешната повърхност на статора (2), цилиндрични постоянни магнити (3);

г) средства за получаване в реално време на данни за измерено отместване на ротора (1) по отношение на статора (2), характеризиращи се с това, че същите тези данни се предават по безжичен път;

д) средства за получаване в реално време на данни за измерено местоположение на статора (2) в пространството, както и спрямо центъра на масите на цялото устройство, • · · · характеризиращи се е това, че същите тези данни се предават по безжичен път;

е) готово стандартно индустриално оборудване (13) за конвертиране и съхранение на електроенергия, характеризиращо се е това, че оборудването (13) е свързано с намотката (4) е цел обработка на генерирания индуциран електрически ток.
2. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се е това, че и двата сферични кода с икосаедрална симетрия, използвани за разпределяне и разполагане на постоянните магнити (3) и сферичните координати на техните центрове, проектирани по външната повърхност на ротора (1) и вътрешната повърхност на статора (1), имат общ център.
3. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенция 1 и 2, характеризиращо се е това, че по равен брой постоянни магнити (3) е различна ориентация на техните полюси, са равномерно и редуващо се наредени по повърхностите на ротора (1) и статора (2), посредством точно разпределяне чрез декомпозиция на икосаедрални 1-дизайни.
4. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1, 2 и 3, характеризиращо се с това, че външният вид и форма на ротора (1) и статора (2) е сферична, такава че разликата в техните радиуси е функция от комбинацията на два сферични кода с икосаедрална симетрия и общ център.
5. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции от 1 до 4, характеризиращо се с това, че външният вид и форма на ротора (1) и статора (2) е сферична, такава че разликата в техните радиуси е функция от радиуса и височината на цилиндрични постоянни магнити (3).
6. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1до 5, характеризиращо се с това, че роторното ядро (1) левитира свободно във вътрешността на статора (2).
7. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 6, характеризиращо се с това, че разстоянията между съседно разположени идентично оформени цилиндрични магнити (3), е функция от техния радиус.
8. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 7, характеризиращо се с това, че разстоянията между срещулежащо разположени идентично оформени цилиндрични магнити (3), е функция от техния радиус.
9. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 8, характеризиращо се с това, че общия брой на разположените постоянни магнити (3) по вътрешната повърхност на статора (2), е с максимална разлика спрямо общия брой постоянни магнити (3), разположени по външната повърхност на ротора (1).
10. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 9, характеризиращо се с това, че общия брой на разположените постоянни магнити (3) по вътрешната повърхност на статора (2), е с минимална разлика спрямо общия брой постоянни магнити (3), разположени по външната повърхност на ротора (1).
11. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 10, характеризиращо се с това, че произволни външни вибрации или въртящ момент, предизвикват осцилации в магнитните полета на срещулежащо разположени постоянни магнити (3).
12. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 11, характеризиращо се с това, че произволни външни вибрации или въртящ момент, пораждат по безконтактен път инерционни отмествания и произволен въртелив усукващ момент в левитиращо роторно ядро (1).
13. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 12, характеризиращо се с това, че измерването и извеждането на данни за инерционните отмествания, векторите на ускоренията, ъгловите скорости и ротационните матрици, получени в следствие измествания в пространството на левитиращото роторното ядро (1), се записват и измерват посредством безжични сензори (12, 14), прикрепени съответно към вътрешната повърхност на ротора (1) и външната повърхност на статора (2).
14. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 13, характеризиращо се с това, че сеизмични Р- и S-вълни или други външни инерционни отмествания се измерват въз основа, и по отношение на данни за изместванията на левитиращо роторно ядро (1).
15. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 12, характеризиращо се с това, че в спираловидно навита сферична намотка (4) се индуцира електрически ток от произволни външни вибрации или въртящ момент, както и като следствие на породените от тях инерционни отмествания и произволен въртелив усукващ момент в левитиращо роторно ядро (1).
16. Вибрационно възбудимо устройство съгласно претенции 1 до 12, характеризиращо се с това, че индуцираният електрически ток в спираловидно навита сферична намотка (4), се постига при наличието на различни гравитационни условия, при ниски температури, в условията на вакум или друга газова или атмосферна среда.